Работа 14 Демонстрационный эксперимент при изучении спектров и излучений
Цель работы:
изучить содержание и методику изучении темы;
изучить основные приборы, использующиеся при проведении демонстраций по теме;
овладеть техникой и методикой основных демонстраций по теме.
При подготовке к работе следует:
изучить основное содержание темы по учебнику;
познакомиться с экспериментом, предлагаемом в учебнике по теме;
Перед выполнением работы необходимо знать:
понятие дисперсии и её определение;
виды спектров и их природу;
особенности инфракрасного и ультрафиолетового излучений;
обязательные демонстрации по данной теме.
Опыт 1. Изучение явления дисперсии
Задание 1. Получение сплошного спектра на экране
С оберите на скамье проекционного аппарата установку из осветителя (1) с конденсором (2), ширмы с раздвижной щелью (3), объектива (4) и столика на стержне (5) (рис 1.). Получите на экране (6) увеличенное, резкое, равномерно освещенное изображение щели.
На подставке за объективом поместите призму (флинт) так, чтобы ее преломляющее ребро было параллельно щели и весь пучок проходил сквозь грани преломляющего угла. Поворачивая призму вокруг вертикальной оси, изменяя расстояние от объектива до щели и регулируя ширину щели, добейтесь, чтобы на боковом экране был хорошо виден яркий сплошной спектр с резко очерченными краями.
Запишите, при каком взаимном расположении всех приборов получен наилучший результат (измерьте расстояния):
2-3: |
3-4: |
4-6: |
Поместив перед диафрагмой ширму со вставленным красным светофильтром, получите изображение красной линии на экране и заметьте ее положение.
Заменив красный светофильтр фиолетовым, получите фиолетовую линию.
Сравните преломление в призме красного и фиолетового света и сделайте вывод
|
Поместите на призму флинт призму крон и получите на экране спектры от этих двух призм одновременно.
Почему ширина спектров различна?
|
Задание 2. Демонстрация непрерывного спектра при помощи призмы прямого зрения.
Замените в предыдущей установке (без применения светофильтров) призму флинт на призму прямого зрения, получите сплошной спектр.
На основании этих опытов, а также анализа формулировок понятия дисперсии в учебниках физики для 11 класса, дайте определение дисперсии.
|
|
Опыт 2. Сложение спектральных цветов
Получите на экране сплошной спектр с помощью призмы прямого зрения (опыт1, задание 2). На место экрана поместите прибор для сложения спектральных цветов, при этом добейтесь того, чтобы весь спектр попадал на зеркала прибора.
О
сторожно
вращая зеркала, добейтесь, чтобы все
отраженные от зеркал цветные пучки
света собрались в одну узкую полоску
на экране (рис. 2).
Какой цвет получается на экране в результате сложения?
|
Продемонстрируйте сложение двух отдельных цветов. Наиболее интересные результаты опишите:
|
|
|
|
Опыт 3. Распределение энергии в непрерывном спектре
Получите на экране сплошной спектр при помощи призмы прямого зрения (опыт 1, задание 2). Подключите кремниевый фотоэлемент к гальванометру. Расположите его зеркальной стороной у края фиолетовой части спектра (предварительно произведя затемнение помещения. Введите фотоэлемент в зону спектра и плавно перемещайте к красной части спектра, не заходя за нее.
Наблюдая за отклонением стрелки гальванометра, сделайте вывод о распределении энергии в спектре.
|
|
Опыт 4. Демонстрация линейчатого спектра
Л
инейчатый
спектр можно продемонстрировать на
дуговой или ртутной лампе. В данном
случае линейчатый спектр можно
продемонстрировать при помощи прибора
«Фотон», входящего в комплект по
фотоэффекту КПФ-1. Для этого собирается
установка аналогично рисунка 1
(используется призма прямого зрения),
заменив осветитель на «Фотон», используя
подставку от этого прибора, входящую в
комплект КПФ-1.
Сначала, как и в опыте 1 получить резкое изображение щели на экране. Затем, поместив перед объективом призму прямого зрения, можно получить на экране линейчатый спектр.
Сколько линий и какие по цвету в полученном спектре?
|
Пары какого химического элемента могут быть в лампе прибора «Фотон»?
|
Опыт 5. Демонстрация спектров поглощения
Собрать установку по рисунку 1 (с призмой прямого зрения), и получить сплошной спектр. Установить в рейтере проекционного аппарата между щелью и объективом кювету с приготовленным раствором (сначала марганцовокислого калия, затем медного купороса). На экране будут видны отдельные поглощенные линии.
Внешний вид спектров зарисуйте в тетрадь:
Первый раствор –
_______________
Второй раствор –
_______________
Опыт 6. Обнаружение инфракрасного излучения
Инфракрасное излучение можно обнаружить с помощью кремниевого фотоэлемента. Установку собрать аналогично опыта 3. Опыт проводить аналогично, только фотоэлемент перемещается и за красную область спектра.
Каковы показания гальванометра сразу после красной части спектра (больше или меньше, чем при красном)
|
Какой вывод можно сделать?
|
|
Используя светофильтры (аналогично опыту 1, задание 2) продемонстрируйте поглощение и пропускание ИК излучения.
Укажите светофильтры, поглощающие и пропускающие это излучение.
поглощают |
пропускают |
|
|
|
|
Опыт 7. Обнаружение ультрафиолетового излучения
Излучение обнаруживается при помощи люминесцирующего экрана или люминесцирующих жидкостей. Для этого (при затемнении) включить «Фотон» (или ртутную лампу) и поднести к нему экран или жидкость. При прекращении излучения экран иди жидкость продолжают светиться.
Почему обычные лампы накаливания не создают УФ излучения?
|
|
Опыт 8. Свойства ультрафиолетового излучения - ионизация воздуха
На стержне электрометра укрепляют конденсаторный диск. Второй диск располагают на расстоянии 2—3 см над первым и проводником соединяют его с корпусом электрометра.
Электрометру сообщают электрический заряд. После того как колебания стрелки прекратятся, можно видеть, что заряд электрометра остается неизменным. Если в пространство между конденсаторными дисками направить ультрафиолетовое излучение, то начинается разрядка электрометра. Прекращение облучения ультрафиолетовым светом прекращает разряд.
|
|
|
|
Заполните таблицы систематизации знаний по данным темам:
Таблица 1.
Основные характеристики |
Диапазон длин волн излучения |
Способ получения излучения |
Прибор для получения излучения |
Практическое применение |
Инфракрасное излучение
|
|
|
|
|
Видимое Излучение
|
|
|
|
|
Ультрафиолетовое излучение
|
|
|
|
|
Таблица 2.
|
Природа спектра |
В каком состоянии вещество дает такой спектр |
График распределения энергии в спектре |
Практическое применение |
Непрерывный спектр
|
|
|
|
|
Линейчатый спектр
|
|
|
|
|
Спектр поглощения
|
|
|
|
|