INSRUMENNE ANALIIČKE MEODE I semnar šk.g.. 006/07. zvor zračenja sastavla: V. Allegrett Žvčć SHEME OPIČKIH INSRUMENAA apsorpcjska spektroskopja zvor: zvor: žarulja, žarulja, ugrjana ugrjana krutna krutna sgnala sgnala emsjska spektroskopja zvor: zvor: plamen, plamen, luk, luk, skra, skra, plazma plazma sgnala sgnala fluorescencja, fosforescencja raspršenje zvor: žarulja, zvor: žarulja, laser laser sgnala sgnala 1
dva osnovna tpa zvora: kontnuran (šroko područje ) lnjsk (pojednačne ) kontnuran zvor najčešće se temelje na zračenju crnog tjela sve krutne emtraju EMZ ntenztet valna ovse samo o temperatur toplnska pobuda atoma/molekula toplnsko zračenje emsja elektromagnetskh valova pobuđenh molekula atoma Stefan-Boltzmannov zakon ukupno zračenje crnog tjela: Φ = σ x 4 σ = 5.69x -8 Wm - K -4 Planckov zakon spektralna gustoća zračenja crnog tjela: πhc f (, ) = 5 e l 1 hc k 1 πh ν f ( ν, ) = hν c k e 1 Wenov zakon valna za koju je energja crnog tjela maksmalna: kons tanta maks = k = 1,8 x - J K -1 h = 6,66 x -4 J s 897, 8 max =, µm
fotoelektrčn efekt zbacvanje elektrona z metala pod utjecajem elektromagnetskog zračenja energja fotona: E = h ν Enstenova relacja: mv mv hν l W h( ν ν g ) W = zlazn rad elektrona m = masa elektrona v = brzna oslobođenog elektrona ν = frekvencja upadnog zračenja ν g = grančna frekvencja 9. Prmjente Wenov zakon za procjenu temperature crvene superzvjezde Betelgeuse. Naoko Betelguese zgleda crvena, al njezna krvulja crnog tjela zapravo ma maksmum u blskom nfracrvenom području, pr valnoj duljn od 855 nanometara. Wenov zakon: temperatura: Betelgeuse (astronom zgovaraju kao beetle juce
0. Nadalje, zvjezda Rgel ma temperaturu od 00 K. Prmjenom Wenovog zakona odredte valnu duljnu maksmuma zračenja zvjezde. Kojoj to boj odgovara? prema Wenovom zakonu: vršna valna zvjezde znos 87 nm plavkasta boja (grančno područje s plavm područjem vdljvog spektra) 1. Prema Wenovom zakonu je maksmum valne duljne zračenja crnog tjela, zražen u mkrometrma, prkazan sljedećom jednadžbom: maks =.90x, gdje je temperatura u K. Izračunajte maksmume crnog tjela ugrjanog na (a) 4000 K, (b) 000 K (c) 00 K. formula: maks.90 = a) = 4000 K maks = 0.75 µm b) = 000 K maks = 1.45 µm c) = 00 K maks =.90 µm 4
. Prema Stefanovom zakonu ukupna energja E koju emtra crno tjelo u jednc vremena po jednc površne prkazana je jednadžbom: Φ = σ 4, gdje α ma vrjednost 5.69 x -8 Wm - K -4. Izračunajte ukupnu energju, zraženu u W/m, za svako od crnh tjela z prethodnog zadatka. formula: 4 Φ = σ a) = 4000 K Φ = 1.46x 7 Wm - b) = 000 K Φ = 9.x 5 Wm - c) = 00 K Φ = 5.69x 4 Wm -. Za kolko će se stupnjeva promjent početna temperatura apsolutno crnog tjela koja je u početku znosla 000 K, ako se vrjednost valne duljne koja odgovara maksmumu jakost zračenja poveća za 0,5 µm? rješenje: maks1 x 1 =,898 x maks x =,898 x = 1 + 0,5 µm; = 1487 K = 51 K 4. Odredte maksmalnu brznu fotoelektrona koj s površne srebra zljeće ozračen ultraljubčastm zračenjem valne duljne 0,155 µm. rješenje: brzna zbačenog elektrona v odred se z relacje: hc = W zlazn rad za srebro: W = 4,7 ev (poznato z tablca) m = 9.7 x -1 kg hc/ = 1,8 x -18 J ( 1 aj = -18 J ) = 8 ev v = 1,08 x 6 m s -1 + mv 5
vodkova/deuterjeva žarulja (UV) volframova žarulja (VIS) zvor IR zračenja ntenztet zvor IR zračenja Ever Glo valn broj (cm -1 ) 5. a) Izračunajte valnu duljnu maksmalne emsje volframove žarulje pr uobčajenoj radnoj temperatur od 870 K, te pr temperatur od 000 K. b) Izračunajte ukupan energjsk zlaz žarulje zražen u W/m. a) 1 = 870 K = 000 K rješenje: maks.90 = za 1 maks = nm za maks = 967 nm b) 1 = 870 K = 000 K 4 Φ = α rješenje: za 1 Φ =.86 x 6 Wm - za Φ = 4.61 x 6 Wm - 6
6. Izlaznu snagu lasera koj u nsek prozvede puls od 00 mj brzne od 0 pulseva/sek zrazte kao: a) snagu pulsa; b) prosječnu snagu lasera. brzna = 0 pulseva/sek šrna pulsa = nsek energja pulsa = 00 mj a) snaga pulsa energja / puls 00 = snaga = srna pulsa b) prosječna snaga = energja/puls x brzna = 0.00 J/puls x 0 puls/s = 0 Js -1 = 0 W 9 J = 0 MW s 7. Nek pulsn laser može radt brznom od blo 0 l 50 pulseva/sek. Uz prosječnu snagu W pulsnu šrnu nsek zračunajte snagu pulsa koja odgovara navedenm radnm brznama. rezultat: snaga(1) = 50 MW snaga() = 0 MW 7