27. Спектрлiк талдау қондырғысында электр доғасы қандай қызмет атқарады (функциясы қандай)?

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36

37

38

39

40

1. Спектр түрлерiне шолу жасаңыз. Шығару (жұтылу) спектрi деп қандай спектрдi айтады?

Спектр түрлерi сызықтық, жолақ және тұтас.

Сызықтық спектрлер бiр-бiрiнен бiршама қашықтықтарда орналасқан жеке-жеке сызықтардан тұрады. Сызықтық спектрлер молекулаға бiрiкпеген және бiр-бiрiмен әсерлеспейтiн жеке атомдар жарық шығарған жағдайда алынады. Сызықтық спектр беретiн көп тараған жарық көздерiсолғын, доғалық және ұшқындық разрядтар, жалын.

Жолақ спектрлер әрқайсысы өте жиi орналасқан, кей жағдайда бiрiгiп кеткен сызықтар жиынтығы болып табылатын енi үлкенiрек немесе кiшiрек болып келетiн жолақтардан тұрады. Жолақ спектрлер молекулаларға тән.

Үздiксiз (тұтас) спектр тұтас кең жолақ түрiнде бiр-бiрiмен қосылып кеткен өте көп сызықтар болып табылады. Тұтас спектр қыздырылған қатты немесе сұйық зат шығаратын сәуленi толқын ұзындықтары бойынша жiктеген кезде алынады.

Заттың шығару спектрi мен жұтылу спектрiнiң пайда болуы әрқашанда оның атомдары мен молекулаларының iшкi энергиясыныңөзгеруiмен байланысты. Iшкi энергия қоры ең аз бөлшектер (атом, молекула) қозбағандеп, ал бұлардың тұрған күйi қалыпты, немесе негiзгi деп аталады. Сырттан әсер ету арқылы зат бөлшектерiне (атомына, молекуласына) қосымша энергия беруге болады мұны жұтып олар қалыпты (негiзгi) күйден қозған күйге көшедi. Атомдар мен молекулалардыңiшкi энергиясы үздiксiз өзгере алмайды, ол тек секiрмелi түрде, дискреттi өзгередi. Әрбiр элементтiң атомдары үшiн, әрбiр заттың молекулалары үшiн өздерiне тән энергетикалық күйлердiң мүмкiн дискреттi қатары болады. Сондықтан да олар энергияны белгiлi қатаң энергия үлестерi (кванттары) түрiнде ғана шығарып және жұта алады. Энергия үлесiн жұтқанда немесе шығарғанда бөлшек (атом, молекула) бiр мүмкiн энергетикалық күйден басқа күйге көшедi

Заттың шығару спектрiн алу үшiн оның бөлшектерiне қосымша энергия берiп қоздыру керек. Осы мақсатта зат үлгiсi жарық көзiне ендiрiледi. Мұнда үлгi қыздырылып, буға айналады, зат молекулалары атомдарға жiктеледi (диссоциацияланады), жекелеген атомдар мен иондардың қоздырылуы iске асырылады. Зат бөлшектерi қозған күйде өте қысқа уақыт (10^-7-10^-8с) болады, содан өздiгiнен қалыпты күйге оралып, артық энергияларын жарық кванттары түрiнде шығарады, ал бұлар зат үлгiсiнiң шығару спектрiн құрайды. Егер үлгiдегi барлық элемент атомдары бiр мезгiлде қоздырылатын болса, онда спектрде бұлардың әрқайсысына сәйкес жиiлiктер (толқын ұзындықтар) - сызықтар алынатын болады.

2. Спектрдi қоздыру көзi деген не? Қандай қоздыру көздерi болады?

Атомды қоздыру үшiн, негiзгi күйде тұрған атомды қайсыбiр қозған күйге дейiн, немесе оны қозған күйден жоғарырақ қозған күйге ауыстыру үшiн соқтығысатын электронның Е_кин кинетикалық энергиясы (Е₁-Е₀) немесе (Е₂-Е₁) тиiстi шамалардан кем болмауы тиiс: Е_кин(Е₁-Е₀), Е_кин(Е₂-Е₁).

Атоммен соқтығысқанда, егер электронның Е_кин кинетикалық энергиясы берiлген элементтiң Е_и иондану энергиясына тең не одан артық (Е_кинЕ_и) болған жағдайда атомның иондануы мүмкiн.

Оптикалық спектрлердi қоздыру үшiн жалын, электрлiк доға, ұшқын және басқа электр разряды түрлерi қолданылады.

Бұларда электрондар бiрнеше мың тiптi бiрнеше он мың К температура қабылдайды, ал зерттелетiн зат атомдық газға айналады. Электрондар бейберекет қозғалатындықтан, бұлардың кинетикалық энергиясы болады (k- Больцман тұрақтысы). Осындай жағдайда бөлшектер әртүрлi жылдамдыққа ие болады: қоздыруға қабілетсiз баяу электрондар да, барлық элементтердiң атомдарын қоздыру үшiн жеткiлiктi, бiрнеше эВ энергиясы бар, өте жылдам электрондар да болады. Температура өскен сайын жеткiлiктi жоғары энергиялары бар электрондардың салыстырмалы саны арта түседi, ал атомдарды қоздыру үшiн жеткiлiксiз энергия қоры бар баяу электрондар үлесi кемидi. Атомдардың қоздыру энергиясы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым электрондар температурасы жоғары болуға тиiс; бұл осы процестiң тиiмдi өтуi үшін қажет.

Спектрдi қоздырудың қандай көзiн қолдану атқарылатын жұмыстың нақты мақсатына және жарық көзiнiң бiзге қажеттi спектрдi шығару мүмкiндiгiмен анықталады.

Атомныңiшкi энергиясы оның ядросының энергиясы мен электрондарының энергиясынан құралады. Егер атомға сырттан әсер етiлмесе, онда оның ядросы мен электрондары атомның iшкi энергиясы ең аз болатындай энергетикалық күйлерге жайғасады, яғни атом қозбаған болады. Бiр элементтiң барлық атомдарының iшкi энергиялары бiрдей болады.

Атомды оған сырттан қосымша энергия беру арқылы ғана қоздыруға болады. Ядроны қоздыру үшiн 10⁵ эВ шамасындағы үлкен энергия қажет, бұл -сәулесi кванттарына сәйкес келедi. Оптикалық және рентген спектрлерi алынатын жағдайларда атом ядроларының энергиясы өзгермейдi де, атомдардың iшкi энергиясы тек электрондардың энергетикалық күйлерiне тәуелдi болады.

Ядромен берiк байланысқан толған iшкi электрондыққабықтағы электронды қоздыру немесе жұлып шығару үшінедәуiр жоғары мөлшерде (жүздеген эВ болатын) энергия қажет. Iшкi электрондыққабықтар өзгерiске ұшырағанда атомдар рентген сәулесi кванттарын жұтып немесе шығаратын болады, бұлар элементтiңрентгендiк спектрiнқұрайды.

Атомның сыртқы және толмаған iшкi электрондыққабықтарының электрондары ядромен едәуiр әлсiз байланысқан. Бұларды қоздыру үшiн, тiптi жұлып шығару үшiн бар болғаны бiрнеше эВ энергия жеткiлiктi. Көрiнетiн, ультракүлгiн, инфрақызыл сәуле фотондарының энергиясы осы шамалас болады және де осындай энергияны атомдар доғалық, ұшқындық разряд сияқты жарық көздерiнде қабылдай алады.