A fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, a Testnevelési Tanszék docense Vozianova A.V.
09.02.2017

1. előadás

A spektroszkópia története
2

Mi az a spektrum?

Spektrum (lat. Spectrum „látás”) – eloszlás
egy fizikai mennyiség értékei (energia,
frekvenciák, tömegek). Grafikus ábrázolás
ilyen
terjesztés
hívott
spektrális diagram vagy spektrum.
Minden atom és molekula egyedi
szerkezet,
kinek
megfelel
enyém
egyedi spektrum.
3

A spektrumok típusai

(a fizikai eloszlás természeténél fogva
értékek)
Folyamatos (szilárd)
Uralkodott
Csíkos
(a sugárzás és az anyag kölcsönhatása alapján)
emisszió (emissziós spektrumok)
adszorpció (abszorpciós spektrumok) és
szórási spektrumok
4

Vonalspektrum

A vonalspektrumok a gázhalmazállapotú atomban lévő összes anyagot megadják
(de nem molekuláris) állapot. Ebben az esetben a fényt atomok bocsátják ki
amelyek gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ez a legtöbb
alapvető, alaptípusú spektrum. Elszigetelt atomok
egy adott kémiai elem szigorúan meghatározott hosszúságban bocsát ki
hullámok Az atomgáz sűrűségének növekedésével egyéni
a spektrumvonalak kitágulnak, és végül nagyon nagyok
sűrűség
gáz,
Amikor
kölcsönhatás
atomok
válik
lényeges, ezek a vonalak átfedik egymást, alkotnak
folytonos spektrum.
5

Folyamatos (szilárd) spektrumok

A folytonos (vagy folytonos) spektrumot a ben elhelyezkedő testek adják
szilárd vagy folyékony halmazállapotú, valamint erősen sűrített gázok. Mert
a folyamatos spektrum eléréséhez magasra kell melegíteni a testet
hőfok. A folytonos spektrum természete és maga a tény
a létezést nemcsak az egyén tulajdonságai határozzák meg
sugárzó atomok, hanem erősen függnek is attól
az atomok egymás közötti kölcsönhatásai. A folytonos spektrum megadja
magas hőmérsékletű plazma is. Elektromágneses hullámok
a plazma bocsát ki főleg az elektronok ionokkal való ütközésekor.
6

Csíkos spektrumok

A legegyszerűbb molekulákat diszkrét csíkozás jellemzi
többé-kevésbé keskeny sávokból álló spektrumok komplexekkel
vonalszerkezet. A molekulaspektrumok megfigyeléséhez tegye a következőket:
ugyanazt, mint a vonalspektrumok megfigyeléséhez, általában használják
a gőz izzása a lángban vagy a gázkisülés izzása. Használva
egy nagyon jó spektrális apparátussal felfedezhető, hogy minden
egy zenekar nagy szám gyűjteménye nagyon szorosan
sötét szóközökkel elválasztott sorok. Ez
csíkos spektrum. A vonalspektrumokkal ellentétben csíkos
a spektrumokat nem atomok, hanem molekulák hozzák létre, kötetlen vagy gyengén
összekapcsolva egymással.
7

A fejlődés első szakasza. Isaac Newton

8
Sir Isaac Newton fedezte fel először elméletét
fény és színek 1666-ban. Miután átadták neki a Barrow matematika professzori címet
Cambridge-ben 1669-ben, ezt választotta témájául
nyilvános előadások ezen az egyetemen. 1671-ben ő
leírta a visszaverő távcsövet a Filozófiában
Tranzakciók". Ugyanakkor feltételezte
tedd közzé „Optikai előadásait”, amelyben
ezekkel a kérdésekkel az értekezéssel együtt részletesebben foglalkoztak
sorozatokról és fluxusokról. De a felmerült viták, amelyekből ő
sokat szenvedett, kényszerítették, hogy feladja
szándékait. Annyira félni kezdett
minden, ami a civakodáshoz hasonló, ami állandó
barátai ragaszkodása nem tudta rákényszeríteni a nyomtatásra
"Optika" című könyvét 1704-nél korábban. Ami pedig azt illeti
„Előadásokat” tartottak közben
olvasható az egyetem archívumában. Eltávolították őket
között sok példány kézről kézre került
érdeklődik a kérdés iránt.

Eredettörténet

Isaac Newton "Optika"
"Előadások az optikáról" ill
„Új fényelmélet és
színek"
(1669-1672)
1704-ben Isaac Newton „Optika” című művében írt
-vel publikálta lebontási kísérleteinek eredményeit
fehér fényű prizmát használva az egyes alkatrészeken
különböző színek és törhetőség, azaz fogadott
a napsugárzás spektrumait, és elmagyarázta azok természetét,
megmutatja, hogy a szín a fény belső tulajdonsága, és nem
prizma hozta be, ahogy Roger Bacon érvelt a 13. században.
Az Optikában mindhárom ma is használatos módszert leírta.
fény bomlása - fénytörés, interferencia
és diffrakció, prizmája pedig kollimátorral, rés- és
lencse volt az első spektroszkóp.
9

10. Királyi Társaság. Jelentés „A fény és a színek új elmélete”, 1672. február 6

"1. A fénysugarak abban különböznek, hogy képesek egy adott színt megjeleníteni, ahogyan különböznek is egymástól
fénytörés mértéke. A színek nem a fény módosulásai, ahogyan azt általában gondolják
fénytörés vagy visszaverődés a természetes testekről, hanem a fény eredeti, veleszületett tulajdonságai. Néhány
sugarak képesek vöröset és más színt előállítani, mások sárgát és nem mást, mások zöldet és
nincs más stb.
2. Az azonos szín mindig azonos fénytörési fokra utal, és fordítva. A legkevésbé törhető sugarak
csak vörös színt képesek előállítani, és fordítva, minden vörösnek tűnő sugárnak van a legkevesebb
felújíthatóság. A leginkább megtört sugarak mélyibolya, és fordítva, mélyibolya színűek
leginkább törnek, és ennek megfelelően a közbenső sugarak törési foka átlagos. Ez a kapcsolat
a színek és a törhetőség olyan precíz és szigorú, hogy a sugarak vagy egészen pontosan megegyeznek mindkettő tekintetében, vagy
mindkettőben egyformán különbözik.
3. Mióta felfedeztem, semmilyen sugárzásra jellemző szín és törési fok nem határozható meg.
nem változott sem a fénytörés, sem a testek visszaverődése, sem más ok. Amikor bármilyen sugarak
teljesen kitűnt a másfajta sugarak közül, aztán makacsul megőrizte színét, hiába igyekeztem
változás. Prizmákba törtem őket, és olyan testekről tükröztem vissza őket, amelyeknek ebben a fényben más színűnek tűntek, hiányoztam
két egymáshoz nyomott üveglap között megjelenő vékony színes légrétegeken keresztül
lemezek, amelyek arra kényszerítik őket, hogy áthaladjanak a színes és más típusú sugarakkal megvilágított közegeken; de soha
Nem tudtam más színűt előidézni a sugaraknak, mint ami eleinte jellemző volt rájuk. Gyűjtéskor vagy szétszórásakor
élénkebbek vagy gyengébbek lettek, és sok sugár elvesztésével néha teljesen sötétek lettek, de színük soha nem változott.
megváltozott.
4. Úgy tűnhet, hogy a szín megváltozik, ha különböző típusú sugarak keverednek. BAN BEN
az ilyen keverékekben lehetetlen megkülönböztetni az egyes összetevőket; egymást befolyásolva átlagos színt alkotnak. Ha elválik
az ilyen keverékekben megbúvó különféle sugarak megtörésével vagy más módon színek jelennek meg,
nem színező keverékek; ezek a színek azonban nem merültek fel újra, hanem csak az elválás következtében váltak láthatóvá.
Természetesen, ahogy egy keverék lebontásával, úgy az egyszerű színek kombinálásával is okozhat
színváltozások: ezek szintén nem tekinthetők tényleges átalakulásoknak.
5. Ezért kétféle színt kell megkülönböztetnünk: egyesek elsődleges és egyszerűek, mások pedig ezekből állnak.
Az eredeti vagy alapszínek a piros, sárga, zöld, kék és lila, lila, valamint narancs,
indigó, és meghatározatlan számú köztes árnyalat.
10

11. Királyi Társaság. Jelentés „A fény és a színek új elmélete”, 1672. február 6

6. Az egyszerű színekkel teljesen megegyező színeket kaphatunk keveréssel: sárga és kék keverékéhez
zöld, piros és sárga - narancs, narancs és sárgászöld - sárga. Csak azokat a színeket
amelyek egymástól távol vannak a spektrumban, nem adnak köztes színeket:
a narancs és az indigó nem hoz létre köztes zöldet, a mélyvörös és a zöld nem hoz létre sárgát.
7. A színek legcsodálatosabb és legcsodálatosabb keveréke a fehér. Nincs olyan fajta sugárzás
önmagában is okozhat fehéret: mindig összetett, és a megszerzéséhez a fentiek mindegyike szükséges
színek megfelelő arányban. Gyakran döbbenten néztem, ahogy minden prizmás szín, összefolyó és
ugyanúgy keverve, mint a prizmára eső fényben, ismét teljesen tiszta és fehér fényt adtak,
amely csak abban az esetben különbözött észrevehetően a közvetlen napfénytől, ha nem használt üveget
elég tiszták és színtelenek voltak.
8. Ez az oka annak, hogy a fény általában fehér színű; mert a fény mindenféle sugárzás zavaros keveréke
és a világító testek különböző részeiből kibocsátott színek. Az ilyen összetett keverék fehérnek tűnik, amikor
az összetevők megfelelő arányban vannak; ha azonban egy színnek van előnye, akkor a fénynek
a megfelelő szín felé hajlik, mint a kén kék lángjában, a gyertya sárga lángjában és
különböző színű állócsillagok.
9. Ebből nyilvánvalóvá válik, hogyan jelennek meg a színek egy prizmában.
10. Innentől világos, hogy a hulló esőcseppekben miért jelennek meg a szivárvány színei.
12. Ezért egyértelmű az oka annak a csodálatos élménynek, amelyről Mr. Hooke beszámol a Micrographiájában. Ha
helyezzen egymás után két átlátszó edényt két átlátszó folyadékkal, kékkel és pirossal, majd együtt
teljesen átlátszatlannak tűnnek. Az egyik edény csak vörös, a másik csak kék sugarakat bocsát ki,
ezért egyetlen sugár sem haladhat át a kettőn együtt.
13. Még sok ilyen példát tudnék hozzáfűzni, de azzal az általános következtetéssel zárom, hogy a természetes testek színei
csak a testek eltérő képességéből adódik, hogy bizonyos típusú fényt különböző mennyiségben visszaverjenek, mint
Egyéb. És ezt bebizonyítottam azzal, hogy egy sötét szobában egyszerű színeket öntöttem a testekre.
Mindezek után már nem vitatkozhatunk arról, hogy a színek léteznek-e a sötétben, és hogy ezek tulajdonságok-e
testek, amelyeket látunk, vagy talán a fény egy test.
...Láttuk, hogy a színek oka nem a testekben, hanem a fényben van, ezért van szilárd alapunk a hitnek
a fény egy szubsztancia... Nem olyan könnyű azonban biztosan és teljességgel meghatározni, hogy mi a fény, miért
megtörik, és milyen módon vagy hatással idézi fel lelkünkben a színek gondolatát; Nem akarok itt lenni
keverje össze a spekulációt a hitelességgel.”
11

12. Diszkrét emissziós és abszorpciós spektrumok felfedezése

Wollaston figyelte meg először
sötét vonalak napsütésben
spektrum Úgy tekintett rájuk, mint
"virágszegélyek"
William Hyde Wollaston (1766-1828)
- angol tudós, aki felfedezte a palládiumot (1803) és a ródiumot (1804), először kapott
(1803) tiszta platina. Felfedezte (1801) az ultraibolya sugárzást,
refraktométert (1802) és goniométert (1809) tervezett. Munkái dedikáltak
szervetlen kémia, valamint fizika, csillagászat, botanika és orvostudomány.
Wollaston javasolta a porkohászat eredeti technikáját, amely előrevetítette
platinából, molibdénből készült termékek ipari előállításának modern módszerei,
volfrám és más fémek.
12

13. Diszkrét spektrumok felfedezése. Fraunhofer

1814-ben Fraunhofer sok százat fedezett fel
sötét vonalak a napspektrumban - vonalak
felszívódás (Fraunhofer vonalak). A legtöbb
intenzív vonalakat jelölt ki a latinnal
leveleket. Megmérték a hullámhosszukat
Fraunhofer. Világosakat is találtak
vonalak - emissziós vonalak - a láng spektrumában és
szikra
13

14. Második szakasz. Kirchhoff törvénye.

Gustav Robert Kirchhoff (1824.03.12.-1887.10.17.)
Kirchhoff tudományos tevékenysége sokra kiterjedt
szakaszok
fizika.
Övé
munka
dedikált
elektromosság, mechanika, optika, matematika
fizika, rugalmasság elmélet, hidrodinamika. A legtöbb
ismertek - az árammozgás általános elmélete
a vezetőkben és a hő egyik alaptörvénye
sugárzás.
Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899)
1854-ben feltalált egy égőt, amely tiszta és
színtelen láng. Ezért amikor bármilyen anyagot bevittek bele, jól látható volt a színváltozás.
fény. Például a stroncium szemcsék bevezetése
a só fényes bíbor tüzet adott. kalcium -
tégla vörös; bárium - zöld; nátrium - élénk sárga.
14

15. Kirchhoff és Bunsen kísérletei

Kirchhoff-Bunsen spektroszkóp, Annalen der Physik und der
Chemie (Poggendorff), Vol. 110 (1860).
15
A testek kémiai összetételének tanulmányozására szolgáló optikai módszer felfedezése és
fizikai állapotuk hozzájárult az újak azonosításához
kémiai elemek (indium (In), cézium (Cs), rubídium (Rb), hélium
(He), tallium (Tl) és gallium (Ga)), az asztrofizika megjelenése.
Kirchhoff megmutatta, hogy spektrális elemzéssel ez lehetséges
meghatározta az égitestek kémiai összetételét és megmagyarázta a sötétséget
sávok a Nap spektrumában (Fraunhofer-vonalak).
a hősugárzás alaptörvénye, bevezette az abszolútum fogalmát
fekete test.

16. A vonalak elrendezésének szabályszerűségei az atomspektrumokban

1885 Bulmer kimutatta, hogy a hullámhosszak 13 spektrális vonal
hidrogén sorozat, nagy pontossággal ábrázolható
képlet
Rydberg képleteket határozott meg a legfontosabb spektrumvonalak számára
alkálifémek, a hullámszámokat kettő különbségeként mutatják be
spektrális kifejezések (ellentétes előjellel vett energiák)
A Kaiser, Runge és Paschen spektrumsorozat képletei
1908-ban Ritz megfogalmazta a kombináció elvét
Delandre olyan képleteket talált, amelyek meghatározzák a csíkok helyét
molekulaspektrumok és azon vonalak elhelyezkedése, amelyeken ezeket
a sávok kellő szórással bomlanak le
16

17. Előrelépések a kapcsolódó területeken

1860-1865 - rádióhullámok (elektromágneses sugárzás) felfedezése
hosszú hullámhossz)
Mengyelejev 1869-ben fedezte fel a periodikus elemek törvényét
Röntgen- és gamma-sugarak felfedezése (rövid hullámhossz)
1896 Becquerel felfedezi a radioaktivitás jelenségét
Elektromágneses hullámok szórása az anyagban, elmélet
normál és rendellenes diszperzió (Rozhdestvensky,
rendellenes diszperziós vizsgálatok)
Lorentz elmagyarázta a spektrumvonalak felhasadásának jelenségét
mágneses mező (a legegyszerűbb esetben három komponensre)
1900 Planck terjesztette fel először a sugárzáskvantumok hipotézisét
1905 Einstein bevezette a kvantumok mint részecskék fogalmát
fény (fotonok)
1911 Rutherford atommodellje, amely magból és elektronokból áll
17

18. Rutherford atommodellje

1. az atom közepén pozitív töltésű atommag található:
magtöltés q = Z e, ahol Z a benne lévő elem rendszáma
periódusos táblázat,
e =1,6·10-19 C - elemi töltés;
magméret 10-13 cm;
Az atommag tömege valójában megegyezik az atom tömegével.
2. az elektronok körkörösen mozognak az atommag körül és
elliptikus pályák, mint a Nap körüli bolygók:
az elektronokat a Coulomb-erő tartja pályán
vonzás a maghoz, ami centripetális
gyorsulás.
az elektronok száma egy atomban egyenlő Z-vel (sorszám
elem)
az elektronok nagy sebességgel mozognak
alkotják az atom elektronhéját.
18
A klasszikus elektrodinamika törvényei szerint a gyorsulással mozgó töltésnek ki kell sugároznia
elektromágneses hullámok, miközben az atom energiája csökken. Rövid időn belül (kb. 10-8 mp)
a Rutherford atomban lévő összes elektronnak minden energiáját el kell pazarolnia, és az atommagba kell esnie, és
az atom megszűnik létezni.!

19. Bohr posztulátumai. Kvantálási szabály

1913 Bohr azt javasolta, hogy a mikrokozmoszra jellemző mennyiségek
kvantálni kell (különleges értékeket kell venni)
Bohr három posztulátuma „megmenti” Rutherford atomját
A mikrovilág törvényei kvantumtörvények! Ezek a törvények a 20. század elején
a tudomány még nem állapította meg. Bohr három alakban fogalmazta meg őket
posztulátumok. kiegészítve (és „megmentve”) Rutherford atomját.
Első posztulátum:
Az atomoknak számos stacionárius állapota van
bizonyos energiaértékek: E1, E2...En. Amíg a kórházban
állapotban az atom az elektronok mozgása ellenére sem bocsát ki energiát.
Második posztulátum:
Az atom stacionárius állapotában az elektronok az álló helyzetben mozognak
pályák, amelyekre a kvantumreláció érvényes:
MPn
h
2
ahol M p - szögimpulzus, n=1,2,3..., h-Planck-állandó.
Harmadik posztulátum:
Az atom energiakibocsátása vagy elnyelése az átalakulás során történik
egyik álló állapotból a másikba. Ilyenkor kibocsátásra ill
az energia egy része (kvantum) az energiakülönbséggel egyenlő mértékben nyelődik el
stacionárius állapotok, amelyek között átmenet történik:
hvkn Ek En
19

20. Atomátmeneti sémák

a főkórházból
izgatott állapot
20
az izgatotttól
állandósult állapotban
alapvető

21. A jelenségek leírására szolgáló optikai és rádiótechnikai módszerek összehasonlítása

Rádiótechnika
21
Optika
Hullám neve
Rádióhullámok
Leírás
terjedés
Klasszikus
átruházás
Kvantum átmenet
Mérés
Feszültség
elektromos
mezőket
Intenzitás
Eszközök
áramkör, antenna,
hullámvezető
Lencse, tükör,
fényvezető
Közelítés
Egységes mező
Homogén környezet

22. Spektrális elemzés ma

A THz-es (submm) hullámok tudománya és technológiája a 60-as évektől kezdett aktívan fejlődni
A XX. század 70-es évei, amikor az első források ill
ilyen sugárzás vevői
Nagy
A THz kutatás fontos
különböző anyagok spektroszkópiája, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megtaláljuk őket
új alkalmazások.
A szintek közötti átmenetek frekvenciája a THz tartományban található
néhány szervetlen anyag (víz, oxigén, CO,
például), hosszúhullámú rezgések ionos és
molekuláris kristályok hajlítják a hosszú molekulák rezgését, in
beleértve a polimereket és a biopolimereket. Ezért különösen érdekes
tanulmányt mutat be a THz-es sugárzás életre gyakorolt ​​hatásáról
szervezet és biológiai objektumok.
22

23. Terahertz sugárzás

Frekvencia tartomány: 0,1-10 THz
Hullámhossz-tartomány: 3 mm – 30 µm
A tera (orosz jelölés: Т; nemzetközi: T) a nyelvben használt előtagok egyike
Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) a nevek és jelölések kialakítására
decimális többszörösei. Egy egység, amelynek nevét a
az eredeti egység nevéhez hozzáadva a tera előtagot, kiderül
az eredeti egység 1012-vel való szorzatának eredménye, azaz. ezermilliárddal.
Az SI előtagot a XI. Általános Súly- és Mértékkonferencia fogadta el 1960-ban.
év. A név a görög τέρας szóból származik, ami szörnyeteget jelent
23 egység található a „szörnyen sok” előtaggal.

24.

A THz-es sugárzás jelentősége:
Molekulák és atomok spektruma
24
A következő frekvenciák találhatók a THz tartományban:
szervetlen anyagok szintközi átmenetei (H2O, O2, CO);
biopolimerek (fehérje molekulák, DNS) forgásai és vibrációs gerjesztései;
ionos és molekuláris kristályok rácsainak hosszú hullámú rezgései;
szennyeződések a dielektrikumokban és félvezetőkben.

25.

A THz-es sugárzás jelentősége: előnyei
A terahertz-sugárzás nem ionizáló, ellentétben
Az orvosi diagnosztikában használt röntgensugárzás. BAN BEN
Ugyanakkor a különféle biológiai szövetek jelentős mértékben
eltérő abszorpció ebben a tartományban, ami lehetővé teszi
képek kontrasztja.
A látható és IR sugárzáshoz képest terahertz sugárzás
hosszú hullámhosszú, ami azt jelenti, hogy kevésbé érzékeny
szétszóródás. Ennek eredményeként sok száraz anyag átlátszó ebben a tartományban.
dielektromos anyagok, például szövet, fa, papír,
műanyagok. Ezért a terahertz sugárzás használható
anyagok roncsolásmentes vizsgálata, szkennelés a repülőtereken stb.
A terahertz tartományban rezonanciák vannak a forgó és
sok molekula rezgési átmenetei. Ez lehetővé teszi, hogy végezzen
molekulák azonosítása spektrális ujjlenyomataik alapján. BAN BEN
képalkotással (képalkotással) kombinálva terahertzben
tartomány, ez lehetővé teszi nemcsak az alak, hanem az összetétel meghatározását is
a vizsgált tárgy.
A terahertzes sugárzás időben észlelhető
területek, azaz A mező amplitúdója és fázisa egyaránt mérhető. Ez
lehetővé teszi a vizsgált objektum által bevezetett eltolódás közvetlen mérését
fázisok, ami azt jelenti, hogy lehetővé teszi a gyors és egyenletes folyamatok tanulmányozását
kezelni őket.

26. THz-es sugárzás alkalmazása

Kvantumpontok:
Biztonsági rendszerek:
CT gerjesztés
koherens CT szabályozás
utasszkennelés,
poggyász a robbanóanyagok számára
anyagok, fegyverek, drogok
Nagy sebességű kommunikáció
THz
sugárzás
Környezeti megfigyelés
Orvosi
diagnosztika:
a rák kimutatására,
fogászati ​​vizsgálatra
Minőség ellenőrzés
gyógyszerek

27.

A jelenlegi THz-es kutatási területek kördiagramja
27
Xi-Cheng Zhang, Jingju Shu „Terahertz Photonics”, 2016

28. A CA alkalmazási területei

Szerves és szervetlen anyagok kutatása
28
vegyületek (kémiai, kémiai-gyógyszerészeti
és olajfinomító ipar)
Polimergyártás (ultramagas koncentráció
szennyeződések)
Atomok és molekulák vizsgálata (energiák meghatározása és
állapotok kvantumszámai)
Fizikai jellemzők (nyomás, hőmérséklet,
mozgási sebesség, mágneses indukció) gáz
felhők és csillagok - asztrofizika
Forensics
Orvostudomány (diagnosztika, spektrális vérvizsgálat,
a test ásványi összetételének ellenőrzése - haj)
Geológia (különböző objektumok értékelése)

29. Milyen anyagok jellemzőit kaphatjuk meg spektrális elemzéssel?

A vizsgált tárgy kémiai összetétele
A kérdéses tárgy izotópos összetétele
Az anyag hőmérséklete
A szennyeződések rendkívül precíz koncentrációja
monomerek
A mágneses tér jelenléte és erőssége
Mozgási sebesség stb.
A spektrális elemzés lehetővé teszi
azonosítja az anyag összetevőit,
amelynek tömege nem nagyobb 10-10-nél

A spektroszkóp egy optikai eszköz a sugárzási spektrum meghatározására, megfigyelésére és elemzésére.

A legegyszerűbb spektroszkópnak tekinthető Newton prizma, melynek segítségével felfedezte a látható fény spektrumát, amelyegy folyamatos csík hét különböző színből, sorrendben: piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó, ibolya. De a készülék használatával Newton csak azt állította, hogy a látható fehér fény különböző színekből áll, de nem tudta tanulmányozni a színhullámok paramétereit.

Hogyan működik a spektroszkóp?

A spektroszkóp első alkotóját tekintik Joseph Fraunhofer német fizikus. Az általa készített spektroszkópiai installáció egy redőny rés volt, amelyen keresztül a napfény egy prizmára esett. A színek spektruma nem a képernyőre vetült, hanem egy prizma mögé szerelt teleszkóp lencséjébe esett. Így a tudós szubjektíven figyelte meg.

Később ennek az elvnek a felhasználásával egy egyszerű spektroszkópot építettek, amely abból állt 2 cső és közéjük helyezett háromszög alakú üvegprizma. Az első trombitát hívták Nak nek ollimátor . Az egyik végén egy keskeny rés volt, amelyen keresztül a fény behatolt. A másik végén egy bikonvex lencse volt. A lencsén áthaladva a fény párhuzamos sugarakban jött ki belőle, és a prizma felé irányult. Aztán egy prizmával spektrumra bontva a második csőbe esett, ami egy közönséges távcső volt.

Ezt követően a spektrumok tanulmányozására Fraunhofer nem prizmákat kezdett használni, hanem a legvékonyabb, szorosan elhelyezkedő fémszálakból készült diffrakciós rácsokat. Egy sötét szobában egy ilyen rácson áthaladó vékony fénysugár spektrummá bomlott.

Spektrális elemzés

Fraunhofer József

Fraunhofer kutatásának tárgya a napfény volt. 1814-ben a tudós különálló sötét vonalakat fedezett fel a folyamatos napspektrumon. Ugyanezeket a vonalakat látta a Vénusz és a Szíriusz spektrumában, valamint mesterséges fényforrásokban.

Azt kell mondanunk, hogy ez előtt 12 évvelV 1802-ben egy angol tudós fedezte fel ugyanazokat a vonalakat a nap spektrumábanWilliam Hyde Wollaston (Wollaston)a napfény tanulmányozása egy camera obscurával. Úgy gondolta, hogy ezek a spektrum színeit elválasztó vonalak, ezért nem próbált magyarázatot találni megjelenésükre.

Wollastonhoz hasonlóan Fraunhofer sem tudta megmagyarázni a sötét vonalak természetét. De ezeket a vonalakat kezdték hívni Fraunhofer vonalak és maga a spektrum - Fraunhofer spektrum .

1854-ben német kísérleti vegyészRobert Wilhelm Bunsen feltalált egy égőt, amely nagyon tiszta fehér lángot képes előállítani. Miért volt szükség egy ilyen égőre? Kiderült, hogy a különböző kémiai elemek atomjai különböző hullámhosszú fényt bocsátanak ki. És ha egy anyagot ilyen tiszta lángban melegít, akkor a láng különböző színűvé válik. Például a nátrium élénksárga lángot ad, a kálium - ibolya, a bárium - zöld. Ezt az élményt az ún láng színteszt. Akkoriban a láng színe alapján határozták meg az anyag kémiai összetételét. De ha több elemből álló összetett anyagot vittek be a lángba, meglehetősen nehéz volt pontosan meghatározni a színét.

Robert Wilhelm Bunsen

1859-ben Bunsen kollégája, az egyik nagy fizikus XIX században Gustav Robert Kirchhoff javasolta, hogy ne a fémsók gőzeivel színezett láng színét, hanem spektrumát tanulmányozzák. Azt mondják, hogy Bunsen és Kirchhoff úgy készítette el első spektroszkópját, hogy egy távcsövet kettéfűrészeltek, és ezeket a feleket egy szivardobozban kialakított lyukakba helyezték, amelyekben üveg prizma volt. Nehéz volt megmondani, hogy ez valóban így volt-e, de egy spektroszkóp segítségével folytatni tudták a kémiai elemek spektrumának meghatározására irányuló kísérleteket, amelyek lehetővé tették a kémiai elemek megjelenésének okának meghatározását.Fraunhofer vonalak .

Gustav Robert Kirchhoff

A tudósok elkezdték a kémiai elemek mintáit tiszta fehér lángban melegíteni, majd a belőlük származó fénysugarakat egy prizmán átengedték, hogy megkapják a spektrumukat. Meglepetésükre felfedezték, hogy ezen elemek spektrumában néhány fényes fényvonal hossza és frekvenciája egybeesik a Nap spektrumában lévő sötét Fraunhofer-vonalak hosszával és frekvenciájával. És ez lett a kulcs e sorok természetének feloldásához.

A helyzet az, hogy egy kémiai elem ugyanolyan frekvenciájú sugarakat nyel el, mint amennyit kibocsát. Ez azt jelenti, hogy a napkorona olyan kémiai elemeket tartalmaz, amelyek elnyelik a napspektrum egy részét, amelynek sugárzási frekvenciája azonos. Vagyis a spektrumvonalak jellemzik az azokat kibocsátó kémiai elemeket. Mivel minden elemnek megvan a maga spektruma, amely eltér a többi elem spektrumától, ezért az égitestek spektrumait tanulmányozva meghatározható azok kémiai összetétele.

Ez volt a kezdet spektrális elemzés , amely lehetővé tette a vizsgált objektum minőségi és mennyiségi összetételének távolról történő meghatározását.

Kirchhoff-Bunsen spektroszkóp

Később a spektroszkópba beépítettek egy skálát a hullámhosszokat jelző osztásokkal.

Spektroszkóp gyakran asztali eszköznek nevezik, amellyel a különböző spektrumú metszeteket manuálisan vizsgálják. Olyan spektroszkópot nevezünk, amely különböző módszerekkel további elemzés céljából spektrumot képes rögzíteni spektrométer . Ha a spektroszkóp szemlencsét felvevő eszközre (például kamerára) cseréljük, akkor az eredmény spektrográf .

A spektrométerek széles hullámtartományban képesek spektrumot tanulmányozni: a gamma-tól az infravörös sugárzásig.

Természetesen a modern spektroszkópok különböznek őseiktől. És bár sok módosítással rendelkeznek, funkcióik ugyanazok maradnak.

Spektroszkópok alkalmazásai

A spektroszkópia a spektroszkópia fő eszköze. A kémikusok és a csillagászok nem nélkülözhetik a spektroszkópot. Segítségével meghatározhatja egy anyag kémiai összetételét, a felület szerkezetét, egy tárgy fizikai paramétereit, tanulmányozhatja a tőlünk óriási távolságra található űrobjektumokat.

A minket körülvevő világ milliónyi különböző árnyalattal van tele. A fény tulajdonságainak köszönhetően minden körülöttünk lévő tárgy és tárgy rendelkezik egy bizonyos színnel, amelyet az emberi látás érzékel. A fényhullámok és jellemzőik tanulmányozása lehetővé tette az emberek számára, hogy mélyebben megvizsgálják a fény természetét és a hozzá kapcsolódó jelenségeket. Ma a varianciáról fogunk beszélni.

A fény természete

Fizikai szempontból a fény különböző hosszúságú és frekvenciájú elektromágneses hullámok kombinációja. Az emberi szem semmilyen fényt nem érzékel, csak azt, amelynek hullámhossza 380 és 760 nm között van. A fennmaradó fajták láthatatlanok maradnak számunkra. Ide tartozik például az infravörös és az ultraibolya sugárzás. A híres tudós, Isaac Newton a fényt apró részecskék irányított áramlásának képzelte el. Csak később derült ki, hogy ez egy hullám a természetben. Newtonnak azonban részben igaza volt. A tény az, hogy a fénynek nemcsak hullámai, hanem korpuszkuláris tulajdonságai is vannak. Ezt erősíti meg a fotoelektromos hatás jól ismert jelensége. Kiderült, hogy a fényáram kettős természetű.

Színspektrum

Az emberi látás számára hozzáférhető fehér fény több hullám kombinációja, amelyek mindegyikét egy bizonyos frekvencia és saját fotonenergiája jellemez. Ennek megfelelően különböző színű hullámokra osztható. Mindegyiket monokromatikusnak nevezik, és egy bizonyos szín megfelel a saját hossztartományának, hullámfrekvenciájának és fotonenergiájának. Más szóval, az anyag által kibocsátott (vagy elnyelt) energia a fenti mutatók szerint oszlik meg. Ez magyarázza a fényspektrum létezését. Például a spektrum zöld színe az 530 és 600 THz közötti frekvenciáknak felel meg, a lila színe pedig 680 és 790 THz között.

Mindannyian láthattuk már, hogyan csillognak a sugarak a csiszolt üvegtermékeken vagy például a gyémántokon. Ez a fénydiszperziónak nevezett jelenség miatt figyelhető meg. Ez egy olyan hatás, amely egy tárgy (anyag, közeg) törésmutatójának a tárgyon áthaladó fényhullám hosszától (frekvenciájától) való függését tükrözi. Ennek a függőségnek a következménye a nyaláb színspektrumra bomlása, például prizmán való áthaladáskor. A fényszórást a következő egyenlőség fejezi ki:

ahol n a törésmutató, ƛ a frekvencia és ƒ a hullámhossz. A törésmutató a frekvencia növekedésével és a hullámhossz csökkenésével növekszik. A természetben gyakran figyeljük meg a szóródást. Legszebb megnyilvánulása a szivárvány, amely a napfény szóródása miatt jön létre, miközben számos esőcseppen áthalad.

Az első lépések a variancia felfedezése felé

Mint fentebb említettük, a fényáram, amikor áthalad egy prizmán, színspektrumra bomlik, amelyet Isaac Newton kellő részletességgel tanulmányozott annak idején. Kutatásának eredménye a diszperzió jelenségének felfedezése volt 1672-ben. A fény tulajdonságai iránti tudományos érdeklődés már korszakunk előtt megjelent. Már a híres Arisztotelész is észrevette, hogy a napfénynek különböző árnyalatai lehetnek. A tudós azzal érvelt, hogy a szín természete a fehér fényben jelenlévő "sötétség mennyiségétől" függ. Ha sok van belőle, akkor lila szín jelenik meg, ha kevés, akkor piros. A nagy gondolkodó azt is mondta, hogy a fénysugarak fő színe a fehér.

Newton elődeinek kutatása

Arisztotelész elméletét a sötétség és a fény kölcsönhatásáról a 16. és 17. század tudósai nem cáfolták. Mind a cseh kutató, Marzi, mind az angol fizikus, Hariot egymástól függetlenül végeztek kísérleteket egy prizmával, és szilárdan meg voltak győződve arról, hogy a spektrum különböző árnyalatai megjelenésének oka pontosan az volt, hogy a fényáram keveredik a sötétséggel, amikor áthaladt a prizmán. A tudósok következtetései első pillantásra logikusnak mondhatók. De kísérleteik meglehetősen felületesek voltak, és nem tudták azokat további kutatásokkal alátámasztani. Ez egészen addig tartott, amíg Isaac Newton hozzá nem fogott.

Newton felfedezése

A kiváló tudós érdeklődő elméjének köszönhetően bebizonyosodott, hogy nem a fehér fény a fő, és hogy más színek nem keletkeznek a fény és a sötétség eltérő arányú kölcsönhatásának eredményeként. Newton megcáfolta ezeket a hiedelmeket, és kimutatta, hogy a fehér fény összetett szerkezetű, a fényspektrum összes színéből áll, amelyet monokromatikusnak neveznek. A fénysugár prizmán való áthaladása következtében a fehér fény hullámfolyamaira bomlása miatt sokféle szín képződik. Az ilyen, különböző frekvenciájú és hosszúságú hullámok a közegben különböző módon törnek meg, és egy bizonyos színt alkotnak. Newton olyan kísérleteket végzett, amelyeket ma is használnak a fizikában. Például kísérletek keresztezett prizmákkal, két prizma és egy tükör használatával, valamint a fény prizmákon és egy perforált képernyőn való átengedésével. Ma már tudjuk, hogy a fény színspektrummá bomlása annak köszönhető, hogy a különböző hosszúságú és frekvenciájú hullámok különböző sebességgel haladnak át egy átlátszó anyagon. Ennek eredményeként egyes hullámok korábban, mások kicsit később, mások még később hagyják el a prizmát, és így tovább. Így bomlik le a fényáram.

Rendellenes diszperzió

Ezt követően a múlt század fizikusai újabb felfedezést tettek a szórással kapcsolatban. A francia Leroux felfedezte, hogy egyes közegekben (különösen a jódgőzben) megsérül a diszperzió jelenségét kifejező függőség. Kundt fizikus, aki Németországban élt, foglalkozott ezzel a kérdéssel. Kutatásaihoz Newton egyik módszerét kölcsönözte, mégpedig egy két keresztezett prizmával végzett kísérletet. Az egyetlen különbség az volt, hogy Kundt az egyik helyett egy prizmás edényt használt cianinoldattal. Kiderült, hogy a törésmutató, amikor a fény áthalad az ilyen prizmákon, növekszik, és nem csökken, mint Newton közönséges prizmákkal végzett kísérleteiben. A német tudós megállapította, hogy ez a paradoxon olyan jelenség miatt figyelhető meg, mint például a fény anyag általi elnyelése. A leírt Kundt-kísérletben az abszorbeáló közeg cianinoldat volt, és az ilyen esetekben a fény diszperzióját anomálisnak nevezték. A modern fizikában ezt a kifejezést gyakorlatilag nem használják. Ma a Newton által felfedezett normál diszperziót és a később felfedezett anomális diszperziót két olyan jelenségnek tekintik, amelyek ugyanahhoz a tanhoz kapcsolódnak, és közös természetűek.

Alacsony szórású lencsék

A fototechnikában a fényszóródást nemkívánatos jelenségnek tekintik. Ez úgynevezett kromatikus aberrációt okoz, amely során a színek torzulva jelennek meg a képeken. A fénykép árnyalatai nem egyeznek a fényképezett téma árnyalataival. Ez a hatás különösen kellemetlen a professzionális fotósok számára. A fényképeken előforduló diszperzió miatt nemcsak a színek torzulnak el, hanem gyakran megfigyelhető a szélek elmosódása, vagy éppen ellenkezőleg, egy túlzottan körvonalazott szegély megjelenése is. A globális fényképészeti berendezések gyártói speciálisan kialakított, alacsony szórású objektívek segítségével küzdenek meg ennek az optikai jelenségnek a következményeivel. Az üveg, amelyből készültek, rendelkezik azzal a kiváló tulajdonsággal, hogy egyformán töri meg a különböző hosszúságú és frekvenciájú hullámokat. Azokat a lencséket, amelyekbe alacsony szórású lencséket szerelnek be, akromatoknak nevezzük.

Egy kompetens preflop stratégia, amely kiszámított, megtanult és ezért nehezen kihasználható, a magas nyerési arány alapjául szolgál. És ezek nem csak nagy szavak, mert egy jól kidolgozott preflop stratégia nyereséges postflop helyzeteket teremt számodra, jelentősen leegyszerűsítve a döntéseidet.

Mielőtt rátérnénk a nyitott emelési tartományokra, meg kell jegyeznünk, hogy először kizárólag emeléssel, és nem limpeléssel lépjünk be a leosztásba, mert:

• Az emelés lehetővé teszi számunkra, hogy növeljük a pot méretét a flop előtt, ezáltal növeljük legjobb lapjaink értékét, míg a sántítás csökkenti ezt a profitot;
• A limpelések többoldalú edényeket hoznak létre, amelyekben a kezünk méltányossága jelentősen csökken. Például az AA öt ellenféllel szemben veszít 20%-os távolsággal, majdnem az idő felében:

A pókerasztalnál azonban időről időre még mindig lesznek olyan helyzetek, amelyekben indokolt lesz a sántítás:

• Nyitott sántítás stratégia SB-vel;
• Olyan helyek, ahol sok szabadidős játékos sántikált, és mi spekulatív kezeink vannak a BU-n vagy az SB-n.

A preflop akciókiválasztó algoritmusról bővebb információ található a cikkben: " ".

Discovery Spectra.

Mint tudod, a bedobásnak nulla a várható értéke, ezért szeretnénk nyitni az emelést azokkal a kezdőkkel, amelyek hosszú távon profitot termelnek számunkra. Az alábbiakban az alapértelmezett nyitási tartományaim (RFI) láthatók 6-max asztaloknál 100 nagyvak effektív zsetonjaival.

• E.P. 16%

• MP~20%

• CO ~25%

• BTN ~41%

• SB ~48%

A GTO szerint a fenti nyitási tartományok pozitív matematikai elvárásúak, azonban meg kell jegyezni, hogy az egyes bemutatott tartományok alja marginális jövedelmezőségben. Ebből következik, hogy ha agresszív 3-licitálók és hozzáértő játékosok állnak mögötted, akkor ezekben a tartományokban néhány leosztást el kell dobnod.

És természetesen a fenti spektrumok kiindulópontként szolgálhatnak a saját tartományok megtervezéséhez. Ez alatt azt értem, hogy néha el kell térni tőlük, ha az asztalnál kialakult helyzet úgy kívánja. Például, ha a vakokban titkolt játékosok vannak, akkor bármelyik két lapot ki kell nyitnia a gombról, és nem kell ragaszkodnia a 40-50%-os tartományhoz. Vagy fordítva: ha van egy agresszív 3-bettor a BB-ben, akkor az SB-ből szorosabban kell nyitnunk.

Nyitó tétméretezés.

Elméletileg minél szélesebb körben játszunk, annál kisebb méretben kell nyitnunk. Ez a kiigazítás annak a ténynek köszönhető, hogy amikor széles tartományokkal játszunk, nem a lapjaink tiszta értékére koncentrálunk, hanem arra az értékre, amelyet az ellenfeleink szivárgásának kihasználásából kapunk. Amikor ezt megtudták, egyes játékosok elkezdték változtatni nyitó tétjeiket, amikor a gombhoz közeledtek, például:

• A méretezést a korai pozíciókról 3,5-4bb-re emeltük;
• Nyitott emelés 3bb „standard” mérettel középső pozícióból;
• Csökkentett méretezés a késői pozíciókról 2-2,5 bb-re

Azok a játékosok azonban, akik elfogadták ezt a tétméretezési stratégiát, nem vették figyelembe annak néhány hátrányát:

• Megnövelt nyitott emelési mérettel többet veszítünk, ha feladjuk a 3-beteket;
  
• Ha csak erős kezekkel növeljük a nyitott emelést, könnyen érthető ellenfelekké válunk;
• A nyitott emelés megnövelésével jelentősen leszűkítjük ellenfeleink megadási tartományát, a flop után erősebb tartományokkal szemben.

Nézzük meg részletesebben az utolsó hátrányt a következő példa segítségével:

Mivel a Hero vonzó hívási árat kínál a játékosoknak nyitott emelésével, CO -EV megadja, majd a BB csatlakozik a pothoz. Azonban a CO és a BB megadna, ha a hős 4x nyitna? Alig.

Igen, időnként, amikor kisebb mérettel nyitunk, és egy spekulatív lappal rendelkező ellenfél elkapja az outjait a flopon, elveszítjük a leosztást, de ez más esetekben elfogadható ár az esélytelenebb játékosok kasszához csábításáért. Másképp fogalmazva, nem bánjuk, ha időnként potokat veszítünk, ha ellenfelünk rossz flop előtti megadása hosszú távon nyereséget biztosít számunkra.

Tehát, hogy elkerüljük a változó nyitott emelési tét-méretezési stratégia mindhárom problémáját, minden pozícióból fix nyitási méretet kell használnunk. Ez a beállítás kiegyensúlyozottá és kevésbé olvashatóvá teszi a játékunkat. Ma az optimális tét nagysága nyílt emeléshez 2-2,5 bb. Azonban meg kell jegyezni, hogy az olyan szabadidős játékosoknál, akiknek a tartási tartománya rugalmatlan a nyitott emelés nagyságához képest, a nyitó tét nagyságának növelése nyereséges lehet.

Tézisek.

• Próbálj meg olyan kezet választani, amelyek jó játszhatósággal rendelkeznek ellenfeled potenciális megadási tartományai ellen;
• Bővítse a nyitási tartományt, ahogy közelebb kerül a gombhoz;
• Használjon fix tétméretezési stratégiát, hogy az ellenfeleket -EV-döntésekre ösztönözze, és arra is, hogy kevesebbet veszítsenek 3-tétek ellen;
• Térjen el az optimális stratégiáktól a szabadidős játékosokkal szemben olyan helyeken, ahol a kizsákmányoló és kiegyensúlyozatlan vonalak több értéket hozhatnak.

Amikor egy napsugár áthalad egy prizmán, egy spektrum jelenik meg mögötte a képernyőn. Kétszáz éve már hozzászoktunk ehhez a jelenséghez. Ha nem nézzük alaposan, úgy tűnik, hogy a spektrum egyes részei között nincsenek éles határok: a piros folyamatosan narancssárgává, a narancs sárgává stb.

William Hyde Wollaston (1766–1828) angol orvos és vegyész 1802-ben másoknál alaposabban megvizsgálta a spektrumot. Wollaston több éles sötét vonalat fedezett fel, amelyek látszólagos rend nélkül keresztezték a Nap spektrumát különböző helyeken. A tudós nem tulajdonított nagy jelentőséget ezeknek a soroknak. Úgy vélte, hogy megjelenésüket vagy a prizma jellemzői, vagy a fényforrás jellemzői, vagy más járulékos okok okozzák. Maguk a vonalak már csak azért is érdekesek voltak számára, mert elválasztották egymástól a spektrum színsávjait. Később ezeket a sötét vonalakat Fraunhofer-vonalaknak nevezték el, ezzel örökítve meg valódi kutatójuk nevét.

Joseph Fraunhofer (1787–1826) 11 évesen, szülei halála után egy köszörűmesternél kezdett inasmunkát. Munka miatt kevés idő maradt az iskolára. József 14 éves koráig nem tudott sem írni, sem olvasni. De nem volt boldogság, de a szerencsétlenség segített. Egy napon a tulajdonos háza összedőlt. Amikor Józsefet kirángatták a romok alól, a koronaherceg elhajtott. Megsajnálta a fiatalembert, és jelentős összeget adott át neki. A fiatalembernek volt annyi pénze, hogy vásároljon magának egy csiszológépet és elkezdjen tanulni.

Fraunhofer Benediktbeiren tartományi városában tanulta meg az optikai üveg köszörülését.

Fraunhofer összegyűjtött munkáihoz írt előszavában E. Lommel összegezte a gyakorlati optikához való hozzájárulását. „Új és továbbfejlesztett módszereinek, mechanizmusainak és mérőműszereinek bevezetésének köszönhetően a lencsék forgatásához és polírozásához... elég nagy, erek nélküli kovakő- és koronaüveg-mintákat tudott nyerni a lencsék alakjának pontos meghatározásáért, ami teljesen megváltoztatta a gyakorlati optika irányfejlődését, és olyan tökéletességre hozta az akromatikus teleszkópot, amelyről korábban álmodni sem lehetett.”

A fény prizmákban való eloszlásának pontos mérésére Fraunhofer gyertyát vagy lámpát használt fényforrásként. Ennek során felfedezett egy élénksárga vonalat a spektrumban, amelyet ma nátriumsárga vonalként ismernek. Hamar megállapították, hogy ez a vonal mindig ugyanazon a helyen található a spektrumban, így nagyon kényelmesen használható a törésmutatók pontos mérésére. Fraunhofer ezt követően 1815-ben ezt mondja első művében: „... Elhatároztam, hogy kiderítem, lehet-e látni hasonló fényes vonalat a napspektrumban, és egy távcső segítségével nem csak egy vonalat fedeztem fel, de rendkívül sok függőleges vonal, éles és gyenge, amelyek azonban sötétebbnek bizonyultak, mint a spektrum többi része, és némelyikük szinte teljesen feketének tűnt."

Összesen 574-et számolt meg belőlük, Fraunhofer nevet adott, és megjelölte pontos elhelyezkedésüket a spektrumban. Kiderült, hogy a sötét vonalak helyzete szigorúan változatlan, a spektrum sárga részén mindig ugyanazon a helyen jelent meg egy éles kettős vonal. Fraunhofer O-vonalnak nevezte A tudós azt is felfedezte, hogy az alkohollámpa lángjának spektrumában, ugyanazon a helyen, ahol a sötét O-vonal van a Nap spektrumában, mindig van egy világos kettős sárga vonal. Csak sok évvel később vált világossá ennek a felfedezésnek a jelentősége.

Folytatva a Nap spektrumának sötét vonalainak kutatását, Fraunhofer rájött a lényegre: ezek oka nem optikai csalódás, hanem a napfény természete. További megfigyelések eredményeként hasonló vonalakat fedezett fel a Vénusz és a Szíriusz spektrumában.

Fraunhofer egyik felfedezése, mint később kiderült, különösen fontosnak bizonyult. A kettős D-vonal figyeléséről beszélünk. 1814-ben, amikor a tudós publikálta kutatásait, kevés figyelmet fordítottak erre a megfigyelésre. Azonban 43 évvel később William Swan (1828–1914) megállapította, hogy a szellemlámpa lángjának spektrumában a kettős sárga O vonal fémnátrium jelenlétében jelenik meg. Sajnos, mint sokan előtte, Swann sem ismerte fel ennek a ténynek a jelentőségét. Soha nem mondta ki a döntő szavakat: „Ez a vonal a fém-nátriumhoz tartozik.”

1859-ben két tudós jutott ehhez az egyszerű és fontos gondolathoz: Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) és Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899). Az alábbi kísérletet végezték el a Heidelbergi Egyetem laboratóriumában. Előttük vagy csak a Nap sugarát, vagy csak egy szellemlámpa fényét vezették át egy prizmán. A tudósok úgy döntöttek, hogy egyszerre kihagyják őket. Ennek eredményeként felfedeztek egy jelenséget, amelyről L.I. Ponomarev: „Ha csak a Nap sugara esett a prizmára, akkor a spektroszkópiás skálán a Nap spektrumát látták a sötét O vonallal a szokásos helyén A sötét vonal még akkor is a helyén maradt, amikor a kutatók a égő alkohollámpa a sugár útjába De amikor egy képernyőt helyeztek a napsugár útjába, és csak egy szellemlámpa fényével világították meg a prizmát, akkor az O sötét vonal helyett a fényes sárga O vonal. egyértelműen megjelent a nátrium, Kirchhoff és Bunsen eltávolította a képernyőt – az O vonal ismét sötét lett.

Aztán a Nap sugarát egy forró testből származó fénnyel helyettesítették - az eredmény mindig ugyanaz volt: az élénksárga vonal helyett egy sötét jelent meg. Vagyis az alkohollámpa lángja mindig elnyelte azokat a sugarakat, amelyeket maga bocsátott ki.

Hogy megértsük, miért izgatta fel ez az esemény a két professzort, kövessük az érvelésüket. Az alkohollámpa lángjának spektrumában az élénksárga O-vonal nátrium jelenlétében jelenik meg. A Nap spektrumában ugyanazon a helyen egy ismeretlen természetű sötét vonal található.

A sugár spektruma bármely forró testből folytonos, és nincsenek benne sötét vonalak. Ha azonban egy ilyen sugarat átenged egy alkohollámpa lángján, akkor annak spektruma nem különbözik a Nap spektrumától - egy sötét vonalat is tartalmaz, és ugyanazon a helyen. De ennek a sötét vonalnak a természetét már szinte ismerjük, sejthetjük, hogy a nátriumhoz tartozik.

Ezért a megfigyelési körülményektől függően a nátrium O vonal lehet élénksárga vagy sárga alapon sötét. De mindkét esetben ennek a vonalnak a jelenléte (mindegy, hogy sárga vagy sötét!) Azt jelenti, hogy az alkohollámpa lángjában nátrium van.

És mivel az alkohollámpa lángjának ez a vonala áteresztő fényben egybeesik a Nap spektrumának sötét O vonalával, ez azt jelenti, hogy a Napban nátrium van. Ezenkívül egy külső gázfelhőben található, amelyet belülről a Nap forró magja világít meg."

Kirchhoff 1859-ben írt rövid kétoldalas feljegyzése négy felfedezést tartalmazott:

Minden elemnek saját vonalspektruma van, ami egy szigorúan meghatározott vonalkészletet jelent;

Hasonló vonalak segítségével nemcsak a Földön, hanem a csillagokon is elemzik az anyagok összetételét;

A Nap egy forró magból és egy viszonylag hideg forró gázok légköréből áll;

A nap tartalmazza a nátrium elemet.

Az első három álláspont hamarosan megerősítést nyert, különösen a Nap szerkezetére vonatkozó hipotézis. A Francia Tudományos Akadémia expedíciója 1868-ban Jansen csillagász vezetésével Indiába látogatott. Felfedezte, hogy a teljes napfogyatkozás során, abban a pillanatban, amikor a forró magját a Hold árnyéka borítja, és csak a korona világít, a Nap spektrumának minden sötét vonala erős fénnyel villan fel.

Kirghoff és Bunsen nemcsak ragyogóan megerősítette a második pozíciót, hanem két új elem felfedezésére is felhasználta: a rubídium és a cézium.

Így született meg a spektrális elemzés, amelynek segítségével most megtudhatja a távoli galaxisok kémiai összetételét, mérheti a csillagok hőmérsékletét és forgási sebességét, és még sok minden más.

Később elektromos feszültséget használtak leggyakrabban az elemek gerjesztett állapotba hozására. A feszültség hatására az elemek bizonyos hullámhosszúságú, azaz bizonyos színű fényt bocsátanak ki. Ezt a fényt egy spektrális berendezésben (spektroszkópban) osztják fel, amelynek fő része egy üveg vagy kvarc prizma. Ebben az esetben egy csík keletkezik, amely egyedi vonalakból áll, amelyek mindegyike egy adott elemre jellemző.

Korábban például ismert volt, hogy a kleveit ásványból hevítve a nitrogénhez hasonló gáz szabadul fel. Ez a gáz spektroszkóppal vizsgálva új, még ismeretlen nemesgáznak bizonyult. Amikor elektromosan gerjesztették, olyan vonalakat bocsátott ki, amelyeket korábban a Nap sugarainak spektroszkóppal történő elemzése során fedeztek fel. Ez egy sajátos eset volt, amikor egy korábban a Napon felfedezett elemet Ramsay fedezett fel a Földön. A hélium nevet kapta, a görög "helios" szóból - a Nap.

Ma kétféle spektrum ismert: a folytonos (vagy termikus) és a vonalas spektrum.

Ahogy Ponomarev írja, „a hőspektrum minden hullámhosszt tartalmaz, amelyet a szilárd testek melegítése során bocsátanak ki, és nem függ a természetüktől.

A vonalspektrum különálló éles vonalak halmazából áll, amely akkor jelenik meg, amikor a gázok és gőzök felmelegednek (ha az atomok közötti kölcsönhatás kicsi), és - ami különösen fontos - ez a vonalkészlet minden elem számára egyedi. Ráadásul az elemek vonalspektruma nem függ az ezekből az elemekből álló kémiai vegyületek típusától. Következésképpen okukat az atomok tulajdonságaiban kell keresni.

Azt a tényt, hogy az elemeket egyedileg és teljesen a vonalspektrum típusa határozza meg, hamar felismerte mindenki, de az, hogy ez a spektrum egy egyedi atomot is jellemez, nem jött azonnal, hanem csak 1874-ben, a híres angolok munkájának köszönhetően. Norman Lockyer asztrofizikus (1836–1920). És amikor rájöttek, azonnal arra az elkerülhetetlen következtetésre jutottak: mivel a vonalspektrum egy atomon belül keletkezik, az atomnak szerkezettel kell rendelkeznie, vagyis alkotóelemei vannak!

Olvass és írj hasznos