Сплошной спектр. Сплошной и линейчатый спектр: что это и чем они отличаются Штраф за пересечение сплошной

Сплошной и линейчатый спектр – это понятия, пришедшие из физики. В каждом случае предполагается анализ цветового наполнения определенной траектории и особенности взаимодействия молекул.

Сплошной и линейчатый спектр: важные отличия

1. Сплошной спектр представляет собой все цвета радуги, которые способны равномерно переходить друг в друга. В результате они создают белый цвет, напоминающий солнечный.
2. Линейчатый спектр излучает свет со специальными участками, которые соответствуют только определенным цветам. Предполагается отсутствие равномерности и риск искажения цветовой передачи.

Однако что же представляют собой сплошной и линейчатый спектр? Какой механизм образования в каждом случае задействован?

Линейчатый спектр: что это?

Линейчатый спектр состоит из отдельных монохроматических излучений , которые не способны примыкать друг к другу. Предполагается наличие внутриатомных процессов, в результате которых и образуются волны, отличающиеся своим уровнем интенсивности.

Возможные отличия линейчатых спектров друг от друга:

• Число включенных линий.
• Месторасположение.
• Степень интенсивности цветовой передачи.

Любой линейчатый спектр включает в себя отдельные светлые линии, разбросанные по разным сегментам одного спектра. Цвет любимой видимой линии обязательно соответствует определенному цвету этого же места в анализируемом сплошном спектре.

Линейчатый спектр может содержать в себе большое количество линий, располагаемых в следующих частях:

• Инфракрасная.
• Видимая.
• Ультрафиолетовая.

В то же время линии располагаются закономерно, поэтому хаоса не отмечается. Цветовые линии создают характерные группы, которые принято называть сериями.

Линейчатый спектр образуется излучением , которое испускают атомы. На этом этапе также нужно выделить отличие от полосатого спектра, который образуется излучением от молекул. Каждый вид атомов обладает уникальным спектром, основанным на специальных длинах волн. Эта особенность приводит к спектральному анализу веществ.

Линейчатый спектр любого элемента включает в себя спектральные линии, которые соответствуют лучам, исходящим от раскаленных паров и газов. Наличие подобных линий является характерным для любого обнаруживаемого элемента, поэтому можно проводить специальные анализы, исследования.

Линейчатые спектр – это строго индивидуальные свойства определенной молекулы, причем это оказывается справедливым для молекул разного состава и изомеров.

Линейчатый спектр может проявляться только при определенных обстоятельствах: энергия бомбардирующих электронов должна быть достаточной для удаления электронов с самых глубоких слоев. При подобных переходах может испускаться фотон рентгеновского излучения. Важно отметить, что совокупность подобных цветовых линий позволяет создавать серию рентгеновского спектра, который впоследствии используется в рентгеноструктурном анализе.

Линейчатый спектр включает в себя резко очерченные цветные линии, которые обязательно отделяются друг от друга широкими темными промежутками. В каждой группе предполагается максимальное сближение линий, благодаря чему предполагается возможность увидеть отдельную полосу интервала длин световых волн. Несмотря на это, линейчатые спектры могут излучаться только отдельными атомами, которые не вступают в какую-либо связь друг с другом, так как спектры химических элементов не способны совпадать. Данный нюанс предполагает, что все атомы определенного химического элемента обладают электронными оболочками одинакового строения, но электронные оболочки химических элементов будут обладать отличиями.

Если же линейный спектр образуется на основе некоторого химического элемента одноатомного газа, гарантируется более сложная структура. Один и тот же элемент может обладать разными цветовыми спектрами, так как они определяются способом возбуждения свечения. В любом случае для образования линейчатого спектра требуются специальные линии, которые соответствуют лучам, испускаемым парами, газами.

Линейчатые спектры представляют собой узкие разноцветные линии, разделенные темными промежутками. В то же время упорядоченность чередования обязательна.

Сплошной спектр: что это?

Сплошной (непрерывный) спектр – это цветовая палитра, которая представлена в виде одной сплошной полосы. Предполагается пропускание солнечного света через используемую призму. В сплошной полосе представлены все цвета, плавно переходящие один в другой.

Сплошной спектр является характерным для твердых, а также жидких излучающих тел, которые обладают температурой около нескольких тысяч градусов Цельсия. Кроме того, сплошной спектр может предоставляться светящимися газами или парами, если их давление является очень высоким.

По-другому видят спектры, если источником света являются светящиеся газы, отличающиеся незначительной плотностью. Подобные газы включают в себя изолированные атомы с минимальным взаимодействием. Свечения можно достигнуть, если нагреть газ до температуры около двухсот градусов Цельсия.

Цвет, спектр, взаимодействие атомов и молекул всегда взаимосвязаны, что подтверждает структурную последовательность физического мира.

Сплошной спектр

непрерывный спектр, спектр электромагнитного излучения, распределение энергии в котором характеризуется непрерывной функцией частоты излучения [φ(ν)] или длины его волны [f (λ), см. Спектры оптические ]. Для С. с. функция (φ(ν) [или f (λ)] слабо изменяется в достаточно широком диапазоне ν (или λ), в отличие от линейчатых и полосатых спектров, когда φ(ν) имеет при дискретных значениях частоты ν = ν 1 , ν 2, ν 3 ,... выраженные максимумы, очень узкие для спектральных линий и более широкие для спектральных полос. В оптической области при разложении света спектральными приборами (См. Спектральные приборы) С. с. получается в виде непрерывной полосы (при визуальном наблюдении или фоторегистрации; см. рис. ) или плавной кривой (при фотоэлектрической регистрации). С. с. наблюдаются как в испускании, так и в поглощении. Примером С. с., охватывающего весь диапазон частот и характеризуемого вполне определённым спектральным распределением энергии, является спектр равновесного излучения. Он характеризуется Планка законом излучения (См. Планка закон излучения).

В некоторых случаях возможны наложения линейчатого спектра на сплошной.

Например, в спектрах Солнца и звёзд на С. с. испускания могут накладываться как дискретный спектр поглощения (Фраунгоферовы линии), так и дискретный спектр испускания (в частности, спектральные линии испускания атома водорода).

Согласно квантовой теории, С. с. возникает при квантовых переходах (См. Квантовые переходы) между двумя совокупностями уровней энергии (См. Уровни энергии), из которых по крайней мере одна принадлежит к непрерывной последовательности уровней (к непрерывном у энергетическому спектру). Примером может служить С. с. атома водорода, получающийся при переходах между дискретными уровнями энергии с различными значениями квантового числа (См. Квантовые числа) n и непрерывной совокупностью уровней энергии, лежащих выше границы ионизации (свободносвязанные переходы, см. рис. 1, б в ст. Атом); в поглощении С. с. соответствует ионизации атома Н (переходы электрона из связанного состояния в свободное), в испускании - рекомбинации электрона и протона (переходы электрона из свободного состояния в связанное). При переходах между разными парами уровней энергии, принадлежащими к непрерывной совокупности уровней (свободно-свободные переходы), также возникают С. с., соответствующие тормозному излучению (См. Тормозное излучение) при испускании и обратному процессу при поглощении. Переходы же между разными парами дискретных уровней энергии создают линейчатый спектр (связанно-связанные переходы).

С. с. могут получаться для многоатомных молекул при переходах между совокупностями близких дискретных уровней энергии в результате наложения очень большого числа спектральных линий, имеющих конечную ширину. При недостаточной разрешающей способности применяемых спектральных приборов могут получаться кажущиеся С. с., в которых линейчатая или полосатая структуры спектров сливаются в С. с.

М. А. Ельяшевич.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Сплошной спектр" в других словарях:

- (непрерывный спектр), спектр эл. магн. излучения, распределение энергии в к ром характеризуется непрерывной ф цией частоты излучения v j(n) или длины его волны l f(l) (см. СПЕКТРЫ ОПТИЧЕСКИЕ). Для С. с. функция j(n) (или f(l)) слабо изменяется в… … Физическая энциклопедия

сплошной спектр - ištisinis spektras statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Spektras, kuriame linijos susilieja į tolydžią visumą. atitikmenys: angl. continuous spectrum; continuum vok. kontinuierliches Spektrum, n; Kontinuum, n rus. континуум … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

сплошной спектр - ištisinis spektras statusas T sritis chemija apibrėžtis Spektras, kuriame linijos susilieja į tolydžią visumą. atitikmenys: angl. continuous spectrum; continuum rus. континуум; непрерывный спектр; сплошной спектр ryšiai: sinonimas – tolydusis… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

сплошной спектр - ištisinis spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. continuous spectrum vok. kontinuierliches Spektrum, n rus. непрерывный спектр, m; сплошной спектр, m pranc. spectre continu, m … Fizikos terminų žodynas

сплошной спектр - непрерывный спектр … Cловарь химических синонимов I

сплошной спектр электронов - ištisinis elektronų spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. continuous electron spectrum; electron continuum vok. Elektronenkontinuum, n rus. сплошной спектр электронов, m; электронный континуум, m pranc. spectre continu d’électrons … Fizikos terminų žodynas

Совокупность гармонич. колебаний, на к рые может быть разложено данное сложное колебат. движение. Математически такое движение представляется в виде периодической, но негармонич. ф ции f(t) с частотой w. Эту ф цию можно представить в виде ряда… … Физическая энциклопедия

Выражает частотный состав звука и получается врезультате звука анализа. С. з. представляют обычно на координатнойплоскости, где по оси абсцисс отложена частота f, по оси ординат амплитуда А или интенсивность I гармонической составляющейзвука.… … Физическая энциклопедия

Совокупность простых гармонических волн, на которые можно разложить звуковую волну. С. з. выражает его частотный (спектральный) состав и получается в результате анализа звука. С. з. представляют обычно на координатной плоскости, где по… … Большая советская энциклопедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Спектр (значения). Спектр (лат. spectrum «видение») в физике распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого… … Википедия

В опыте, изображённом на рисунке 149, при пропускании солнечного света через призму получался спектр в виде сплошной полосы. В ней были представлены все цвета (т. е. волны всех частот от 4,0 10 14 до 8,0 10 14 Гц), плавно переходящие один в другой. Такой спектр называется сплошным или непрерывным (см. рис. 150, а).

Сплошной спектр характерен для твёрдых и жидких излучающих тел, имеющих температуру порядка нескольких тысяч градусов Цельсия. Сплошной спектр дают также светящиеся газы и пары, если они находятся под очень высоким давлением (т. е. если силы взаимодействия между их молекулами достаточно велики).

Например, сплошной спектр можно увидеть, если направить спектроскоп на свет от раскалённой нити электрической лампы (tнити ≈ 2300 °С), светящуюся поверхность расплавленного металла, пламя свечи. В этом случае свет излучается мельчайшими раскалёнными твёрдыми частицами (каждая из которых состоит из огромного числа взаимодействующих между собой атомов).

Иной вид имеет спектр, если в качестве источника света использовать светящиеся газы малой плотности. Такие газы обычно состоят из изолированных атомов, т. е. атомов, взаимодействие между которыми пренебрежимо мало. Свечения газа можно добиться, нагрев его до температуры порядка 2000 °С или более высокой.

Рис. 153. При внесении в пламя газовой горелки кусочка поваренной соли пламя окрасится в жёлтый цвет

Например, если внести в пламя спиртовки кусочек поваренной соли (рис. 153), то пламя окрасится в жёлтый цвет, а в спектре, наблюдаемом с помощью спектроскопа, будут видны две близко расположенные жёлтые линии, характерные для спектра паров натрия (рис. 154, а).

Рис. 154. Спектры испускания: а - натрия; б- водорода; в - гелия. Спектры поглощения: г - натрия; д - водорода; е - гелия

Это означает, что под действием высокой температуры молекулы NaCl распались на атомы натрия и хлора. Свечение атомов хлора возбудить гораздо труднее, чем атомов натрия, поэтому в данном опыте линии хлора не видны. Другие химические элементы дают другие наборы отдельных линий определённых длин волн (рис. 154, б и в).

Такие спектры называются линейчатыми. Линейчатые спектры получают от газов и паров малой плотности, при которой свет излучается изолированными атомами.

Описанные выше спектры - сплошные и линейчатые - называются спектрами испускания.

Кроме спектров испускания существуют так называемые спектры поглощения. Из всех спектров поглощения будем рассматривать только линейчатые.

Линейчатые спектры поглощения дают газы малой плотности, состоящие из изолированных атомов, когда сквозь них проходит свет от яркого и более горячего (по сравнению с температурой самих газов) источника, дающего непрерывный спектр.

Линейчатый спектр поглощения можно получить, например, если пропустить свет от лампы накаливания через сосуд с парами натрия, температура которых ниже температуры нити лампы накаливания. В этом случае в сплошном спектре света от лампы появится узкая чёрная линия как раз в том месте, где располагается жёлтая линия в спектре испускания натрия (сравните рисунки 154, а и г). Это и будет линейчатый спектр поглощения натрия. Другими словами, линии поглощения атомов натрия точно соответствуют его линиям испускания.

Совпадение частот линий испускания и поглощения можно наблюдать и в спектрах других элементов, например водорода и гелия (рис. 154, б, д и в, е).

Общий для всех химических элементов закон, согласно которому

• атомы данного элемента поглощают световые волны тех же самых частот, на которых они излучают ,

был открыт в середине XIX в. немецким физиком Густавом Кирхгофом.

Спектр атомов каждого химического элемента уникален. Как не бывает двух людей с одинаковым дактилоскопическим узором 1 или двух китов с одинаковой окраской хвостового плавника, так и не существует двух химических элементов, атомы которых излучали бы одинаковый набор спектральных линий (рис. 155).

Рис. 155. Идентификация по уникальным особенностям объекта

Благодаря этому стало возможным появление метода спектрального анализа, разработанного в 1859 г. Кирхгофом и его соотечественником, немецким химиком Р. Бунзеном.

• Спектральным анализом называется метод определения химического состава вещества по его линейчатому спектру

Для проведения спектрального анализа исследуемое вещество приводят в состояние атомарного газа (атомизируют) и одновременно с этим возбуждают атомы, т. е. сообщают им дополнительную энергию.

Густав Кирхгоф (1824-1887)
Немецкий физик. Разработал метод спектрального анализа и открыл элементы - цезий и рубидий, установил закон теплового излучения

Для атомизации и возбуждения используют высокотемпературные источники света: пламя или электрические разряды. В них помещают образец исследуемого вещества в виде порошка или аэрозоля раствора (т. е. мельчайших капелек раствора, распылённого в воздухе). Затем с помощью спектрографа получают фотографию спектров атомов элементов, входящих в состав данного вещества.

В настоящее время существуют таблицы спектров всех химических элементов. Отыскав в таблице точно такие же спектры, какие были получены при анализе исследуемого образца, узнают, какие химические элементы входят в его состав. Путём сравнения интенсивности линий определяют количество каждого элемента в образце.

Спектральный анализ отличается от химического анализа своей простотой, высокой чувствительностью (например, с его помощью можно обнаружить наличие химического элемента, масса которого в данном образце не превышает 10 -10 г), а также возможностью определять химический состав отдалённых тел, например звёзд.

Он используется для контроля состава вещества в металлургии, машиностроении и атомной индустрии. Этот метод применяется также в геологии, археологии, криминалистике и многих других сферах деятельности. В астрономии методом спектрального анализа определяют химический состав атмосфер планет и звёзд, температуру звёзд и магнитную индукцию их полей. По смещению спектральных линий в спектрах галактик была определена их скорость, и на основании этого сделан вывод о расширении нашей Вселенной.

Вопросы

1. Как выглядит сплошной спектр? Какие тела дают сплошной спектр? Приведите примеры.
2. Как выглядят линейчатые спектры? От каких источников света получаются линейчатые спектры?
3. Каким образом можно получить линейчатый спектр испускания натрия?
4. Опишите механизм получения линейчатых спектров поглощения.
5. В чём заключается суть закона Кирхгофа, касающегося линейчатых спектров испускания и поглощения?
6. Что такое спектральный анализ и как он проводится?
7. Расскажите о применении спектрального анализа.

1 Расположение рельефных линий кожи на внутренних (ладонных) поверхностях ногтевых фаланг пальцев рук.

1.Как выглядит сплошной спектр? Какие тела дают сплошной спектр? Приведите примеры.

Сплошной спектр представляет собой по­лосу, состоящую из всех цветов радуги, плавно переходящих друг в друга.

Сплошной спектр получается от света твер­дых и жидких тел (нить электрической лампы, расплавленный металл, пламя свечи), с температу­рой несколько тысяч градусов Цельсия. Его также дают светящиеся газы и пары при высоком дав­лении.

2. Как выглядят линейчатые спектры? От каких источников света получаются линейчатые спектры?

Линейчатые спектры состоят из отдельных линий определенных цветов.
Линейчатые спектры характерны для светя­щихся газов малой плотности.

3. Каким образом можно получить линейчатый спектр испускания натрия?

Для этого надо пропустить свет от лампы накаливания через сосуд с парами натрия. В ре­зультате этого в сплошном спектре света от лампы накаливания появятся узкие черные линии, в том месте где находятся желтые линии в спектре ис­пускания натрия.

4. Опишите механизм получения линейчатых спектров поглощения.

Линейчатые спектры поглощения получают при пропускании сквозь газы малой плотности свет от более яркого и более горячего источника.

5. В чём заключается суть закона Кирхгофа, касающегося линейчатых спектров испускания и поглощения?

Закон Киргофа гласит, что атомы данного элемента поглощают и излучают световые волны на одних и тех же частотах.

6. Что такое спектральный анализ и как он проводится?

Метод определения химического состава ве­щества по его линейчатому спектру называется спектральным анализом.

Исследуемое вещество в виде порошка или аэрозоля помещают в высокотемпературный источ­ник света - пламя или электрический разряд, из-за чего оно переходит в состояние атомарного газа и у него возбуждаются атомы, которые испускают или поглощают электромагнитное излучение в строго определенном диапазонах частот. Затем получен­ную с помощью спектрографа фотографию спектра атомов анализируют.

По расположению линий в спектре узнают из каких элементов состоит данное вещество.

Сравнивая относительные интенсивности ли­ний спектра оценивают количественное содержание элементов.

7. Расскажите о применении спектрального анализа.

Спектральный анализ применяется в метал­лургии, машиностроении, атомной индустрии, гео­логии, археологии, криминалистике и др. сферах. Особенно интересно использование спектрального анализа в астрономии, с помощью него определяют химический состав звезд и атмосфер планет, их температуру. По смещениям спектральных линий галактик научились определять их скорость.