Методическая разработка урока по физике Тема: Спектры и излучения Класс: 11

Цель : систематизировать знания о различных видах излучений и спектрах; познакомить с методом спектрального анализа; объяснить на качественном уровне происхождение линейчатых спектров испускания и поглощения. Задачи: с целью формирования научного мышления рассмотреть причинно – следственные связи между строением вещества, его состоянием и типом спектра; продемонстрировать интегрированный подход к изучению явлений природы.

«… Видел радугу на небе, На востоке, и тихонько Говорил: « Что там, Нокомис?» Нокомис отвечала: « Это Мускодэ на небе; Все цветы лесов зеленых, Все болотные кувшинки, На земле, когда увянут, Расцветают снова в небе.» По мотивам легенды североамериканских индейцев.

Дисперсия света Показатель преломления света, как установил Ньютон, зависит от его цвета. Цвет же определяется частотой колебаний (или длиной световой волны). Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний называется дисперсией. Дисперсия приводит к тому, что луч белого света, входящий в стеклянную призму, разлагается на свои составляющие цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый – спектр белого света.

Тепловое излучение Это самый распространенный и простой вид излучения Тепловыми источниками излучения являются: Солнце ПламяЛампа накаливания

Электролюминесценция Это явление наблюдается при разряде в газах, при котором возбужденные атомы отдают энергию в виде световых волн. Благодаря этому разряд в газе сопровождается свечением. Северное сияние Рекламные надписи

Католюминесценция Это свечение твердых тел, вызванное бомбардировкой их электронами. Благодаря католюминесценции светятся экраны электронно – лучевых трубок телевизоров. Первый телевизор КВН – 49 Электронно – лучевая трубка телевизоров

Хемилюминесценция При некоторых химических реакциях, идущих с выделением энергии, часть этой энергии непосредственно расходуется на излучение света,причем источник света остается холодным. Светлячок Кусок дерева, пронизанный светящейся грибницей Рыба,обитающая на большой глубине

Фотолюминесценция Под действием падающего излучения, атомы вещества возбуждаются и после этого тела высвечиваются. Лампа дневного света Елочные игрушки покрывают светящими красками

Распределение энергии в спектре Та энергия, которую несет с собой свет от источника,определенным образом распределена по волнам всех длин, входящим в состав светового пучка. Важнейшая характеристика излучения – распределение его по частотам или длинам волн. Это распределение характеризуется спектральной плотностью интенсивности излучения. Кривая зависимости спектральной плотности интенсивности излучения от частоты в видимой части спектра электрической дуги.

Спектральные аппараты Ход лучей в спектрографе 1. Через узкую щель проходит пучок света. 2. Линза 1 делает пучок света параллельным. 3. Призма раскладывает белый свет по длинам волн на спектр. 4. Линза 2 собирает разошедший пучок излучения по длинам волн в разные концы экрана. 5. Фотопластинка фиксирует спектр и получается спектограмма. Призменный спектральный аппарат – спектрограф.

Непрерывные спектры. Непрерывные спектры дают тела, находящиеся в твердом, жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Распределение энергии по частотам в видимой части непрерывного спектра

Линейчатые спектры. Примерное распределение спектральной плотности интенсивности излучения в линейчатом спектре. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном состоянии. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн.

Полосатый спектр Элетронный полосатый спектр азота N 2 Полосатые спектры в отличие от линейчатых спектров создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Спектры испускания и поглощения Спектры испускания: 1- сплошной; 2- натрия; 3- водорода; 4- гелия. Спектры поглощения: 5- солнечный; 6- натрия; 7- водорода; 8- гелия.

Спектральный анализ Метод определения химического состава по его спектру. Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго определенный набор длин волн. Видимая часть солнечного излучения при изучении с помощью спектроанализирующих приборов оказывается неоднородной – в спектре наблюдаются линии поглощения, впервые описанные в 1814 году И. Фраунгофером. Спектральный анализ позволяет получить информацию о составе Солнца, поскольку определенный набор спектральных линий исключительно точно характеризует химический элемент. Так, с помощью наблюдений спектра Солнца был открыт гелий. С помощью спектрального анализа узнали, что звезды состоят из тех же самых элементов, которые имеются и на Земле. 1.1.

2. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества. Благодаря универсальности спектральный анализ является основным методом контроля состава вещества в металлургии, машиностроении, атомной индустрии. Лабораторная электролизная установка для анализа металлов «ЭЛАМ». Установка предназначена для проведения весового электролитического анализа меди, свинца, кобальта и др. металлов в сплавах и чистых металлах. Стационарно – искровые оптико - эмиссонные спектрометры «МЕТАЛСКАН –2500». Предназначены для точного анализа металлов и сплавов, включая цветные, сплавы черных металлов и чугуны.

Электромагнитные излучения радиоволны Инфракрасное излучение Видимый свет Ультрафиолетовое излучение Рентгеновское излучение Гамма - излучение

Шкала электромагнитных излучений. Шкала электромагнитных волн простирается от длинных Радиоволн до гамма – лучей. Электромагнитные волны различной Длины условно делят на диапазоны по различным признакам ( способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом).

Все виды излучений имеют, по существу, одну и ту же физическую природу. Луи де Бройль Виды излучений Длина волны Скорость распростра - нения в вакууме ПолучениеРегистра ция Харак - ка, свойства Применение Радиоволны Инфракрас- ное излучение Видимый свет Ультрафиоле товое излучение Рентгеновс- кое излучение -излучение

Виды излучений Длина волныСкорость распрост- ранения в вакууме ПолучениеРегистра- ция Харак - ка, свойства Применение Радиоволны 10 км (3х10^ 4 – 3х10 ^12 Гц) C= 3x10^8Транзистор- ные цепи Резонатор Герца, Когерер, антенна Отражение, Преломление Дифракция Поляризация Связь и навигация Инфракрас- ное излучение 0,1м – 770 нм (3х10^ 12 – 4х 10 ^14 Гц) C=3x10^8Электричес- кий камин Болометр, Фотоэлемент термостолбик Отражение, Преломление Дифракция Поляризация Приготовление пищи Нагревание, сушка, Тепловое фотокопирование Видимый свет 770 – 380 нм (4х10^ 14 – 8х10 ^14 Гц) C=3x10^8Лампа накаливания, Молнии, Пламя Спектрограф, Болометр Отражение, Преломление Дифракция Поляризация Наблюдение за видимым миром, Преимущественно путем отражения Ультрафио летовое излучение 380 – 5 нм (8х10^ 14 – 6х 10 ^16 Гц) C=3x10^8Разрядная трубка, углеродная Дуга Фотоэлемент Люминесцен ция, болометр Фотохимичес кие Лечение заболеваний кожи, уничтожение бактерий, стороже- вые устройства Рентгеновс- кое излучение 5 нм– 10^ –2 нм (6х 10^ 16 – 3х10 ^19 Гц) C=3x10^8Рентгеновс- кая трубка Фотопластин ка Проникаю- щая способность Дифракция Рентгенография, радиология, обнаружение под- делок произведений искусства - излучение 5x10^ ^-15 м C=3x10^8Циклотрон Кобальт - 60 Трубка Гейгера Порождаются космически ми объектами Стерилизация, Медицина, лечение рака