ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Σχετικά έγγραφα
Ακτινοβολία Φωτοδιόδων Εκπομπής και άλλων πηγών φωτός. Πείραμα - 3. Ακτινοβολία Φωτοδιόδων Εκπομής και άλλων πηγών φωτός

Πειραματικός υπολογισμός του μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Η συμβολή του φωτός και η μέτρηση του μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 η - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 14/09/2014 ΘΕΜΑ Α

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

Μέτρηση μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

1. Μελέτη του φάσματος ανάκλασης επιφανειών 2. Μελέτη του φάσματος εκπομπής πηγών φωτός 3. Μελέτη του φάσματος απορρόφησης υλικών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΕΚΦΕ Ν. ΙΩΝΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Εργαστηριακή Άσκηση 1 Παρατήρηση Καταγραφή φασμάτων Σχετικοί υπολογισμοί

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΟΦΟΙΤΟΙ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/01/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

ΦΑΣΜΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΛΑΜΠΤΗΡΑ ΠΥΡΑΚΤΩΣΕΩΣ

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

Το φως ταξιδεύει γρηγορότερα από τον ήχο. Γι αυτό μερικοί άνθρωποι φαίνονται λαμπεροί μέχρι να αρχίσουν να μιλάνε.

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

Μέτρηση μήκους κύματος μονοχρωματικής ακτινοβολίας

Βαθμολογία φασματοσκοπίου και προσδιορισμός φασμάτων εκπομπής και απορρόφησης.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

α. φ 1. β. φ 2. γ. φ 3. δ. φ 4. Μονάδες 5

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

2. Οι ενεργειακές στάθµες του πυρήνα ενός στοιχείου είναι της τάξης α)µερικών ev γ)µερικών MeV

Απορρόφηση του φωτός Προσδιορισμός του συντελεστή απορρόφησης διαφανών υλικών

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Μονάδες Το γραμμικό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου ερμηνεύεται με

6.1 ΜΕΛΕΤΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ. Φασματοσκόπιο σταθερής εκτροπής, λυχνία Hg υψηλής πίεσης, λυχνία Ne, τροφοδοτικά, πηγή 12V DC, ρυθμιστική αντίσταση.

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β και Γ ΛΥΚΕΙΟΥ.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

1) Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης n από το μήκος κύματος για το κρύσταλλο του ιωδιούχου ρουβιδίου (RbI) παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Η Φύση του Φωτός. Τα Β Θεματα της τράπεζας θεμάτων

Βαθμολογία φασματοσκοπίου και προσδιορισμός φασμάτων εκπομπής και απορρόφησης

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ηµεροµηνία: Κυριακή 1 Απριλίου 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Διάθλαση φωτεινής δέσμης σε διαφανές υλικό (Επιβεβαίωση, αξιοποίηση του νόμου Snell)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 4 ΙΟΥΝΙΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ

ΟΠΤΙΚΟ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΟ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 21 ΜΑΪΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΕΡΙΩΝ

ΘΕΜΑ Α. Ι. Οδηγία: Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 7.1 Τι είναι το ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο; Πως παράγεται ένα ηλεκτρομαγνητικό

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΗΣ & ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΣΤΕΡΕΟΥ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

προς τα θετικά του x άξονα. Ως κύμα η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (άρα και το φως) ικανοποιούν τη βασική εξίσωση των κυμάτων, δηλαδή: c = λf (1)

Δx

Μέτρηση Γωνίας Brewster Νόμοι του Fresnel

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 18 MAΪΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

EΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΑΝΑΚΛΑΣΗ ΔΙΑΘΛΑΣΗ ΟΛΙΚΗ ΑΝΑΚΛΑΣΗ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

Παραγωγή ακτίνων Χ. V e = h ν = h c/λ λ min = h c/v e λ min (Å) 12400/V

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΜΟΣ & ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Κυματική Φύση του φωτός και εφαρμογές. Περίθλαση Νέα οπτικά μικροσκόπια Κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ

Μια εισαγωγή στις Ακτίνες Χ. Πηγές ακτίνων Χ Φάσματα ακτίνων Χ O νόμος του Moseley Εξασθένηση ακτινοβολίας ακτίνων Χ

10. Το ορατό φως έχει μήκη κύματος στο κενό που κυμαίνονται περίπου από: α nm β. 400nm - 600nm γ. 400nm - 700nm δ. 700nm nm.

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

[1] ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΤΑΞΗ : B ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2018

Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÎÕÓÔÑÁ

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 5

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα Δ

Φυσική Εικόνας & Ήχου ΙΙ (Ε)

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΤΟΥ PLANCK

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

Εργαστηριακή άσκηση 1: ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΩΝ & ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ Τροποποίηση του εργαστηριακού οδηγού (Βαγγέλης ηµητριάδης, 4 ο ΓΕΛ Ζωγράφου)

Τηλ: Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 26 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

σωµάτων. φωτός και η µελέτη του φάσµατός της. τις οποίες αποτελείται.

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ. 3. Ισότοποι ονοµάζονται οι πυρήνες που ανήκουν στο ίδιο χηµικό στοιχείο και έχουν τον ίδιο: α. µαζικό αριθµό β.

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript:

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ [1] ΘΕΩΡΙΑ Σύμφωνα με τη κβαντομηχανική, τα άτομα απορροφούν ηλεκτρομαγνητική ενέργεια με διακριτό τρόπο, με «κβάντο» ενέργειας την ενέργεια hv ενός φωτονίου, όπου h η σταθερά του Plank και v η συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Αν υποθέσουμε την απλούστερη περίπτωση που το άτομο είναι απομονωμένο και εμφανίζει δύο μόνο ηλεκτρονικές καταστάσεις, η απορρόφηση ενός φωτονίου οδηγεί στην διέγερση ενός ηλεκτρονίου από την χαμηλή ενεργειακή στάθμη Ε1 στην στάθμη μεγαλύτερης ενέργειας (διεγερμένη) Ε2 (σχήμα 1). Σύμφωνα με την απαγορευτική αρχή του Pauli, κάθε ενεργειακή στάθμη μπορεί να περιέχει 2 ηλεκτρόνια που παρουσιάζουν τους ίδιους κύριους κβαντικούς αριθμούς και έχουν αντιπαράλληλα σπιν. Επομένως ο συνολικός αριθμός καταστάσεων σε κάθε ενεργειακή στάθμη στην απλή περίπτωσή που θεωρήσαμε είναι 2. Για να υπάρξει απορρόφηση φωτονίου σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει η θεμελιώδη κατάσταση να είναι κατειλημμένη τουλάχιστον από ένα ηλεκτρόνιο και η πρώτη διεγερμένη στάθμη να διαθέτει τουλάχιστον μια μη-κατειλημμένη κατάσταση. Από τη διατήρηση ενέργειας φαίνεται στο σχήμα 1 ότι χρειάζεται να απορροφηθεί ενέργεια ΔΕ=Ε2-Ε1 για να έχουμε κατάσταση διέγερσης. Επομένως από το φάσμα της απορρόφησης μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα για την ενεργειακή διαφορά δύο σταθμών ή να προσδιορίσουμε την μία από τις δύο αν είναι γνωστή η άλλη. Σχήμα 1: Διέγερση ενός ηλεκτρονίου μέσω απορρόφησης ενός φωτονίου χωρίς αλλαγή στο σπιν του. Όταν ένα απομονωμένο άτομο βρεθεί σε διεγερμένη κατάσταση, αποδιεγείρεται προσφέροντας την επιπρόσθετη ενέργεια ΔΕ=Ε2-Ε1 με την μορφή φωτονίου (εκπομπή ακτινοβολίας). Στην

γενικότερη περίπτωση που το άτομο εμφανίζει περισσότερες από 2 ηλεκτρονικές καταστάσεις το φάσμα απορρόφησης/εκπομπής του περιέχει μια σειρά διακριτών γραμμών που αντιστοιχούν σε οπτικές μεταβάσεις μεταξύ των καταστάσεων αυτών και ονομάζεται γραμμικό φάσμα εκπομπής/απορρόφησης. Ένα αραιό αέριο επίσης εμφανίζει γραμμικό φάσμα εκπομπής/απορρόφησης, λόγω των ασθενών αλληλοεπιδράσεων μεταξύ των ατόμων του. Ο αριθμός, η σχετική λαμπρότητα και η σχετική θέση των φασματικών γραμμών σε ένα τέτοιο φάσμα εξαρτάται από το χρησιμοποιούμενο στοιχείο και από τη μέθοδο διέγερσής του. Ως αποτέλεσμα, από τη μορφή του γραμμικού φάσματος ενός αερίου μπορούμε να προσδιορίσουμε τη χημική σύστασή του ή να προσδιορίσουμε την ενέργεια των ηλεκτρονικών του καταστάσεων. Σε πυκνά αέρια και πολύ περισσότερο στα υγρά και στερεά η οπτική απορρόφηση και εκπομπή είναι αρκετά πιο πολύπλοκες διεργασίες και επηρεάζονται σημαντικά από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων του στοιχείου. Τέτοιες αλληλεπιδράσεις οδηγούν στον σχηματισμό ενεργειακών ζωνών, αντί των διακριτών ενεργειακών καταστάσεων του σχήματος 1 και τα αντίστοιχα φάσματα εκπομπής/απορρόφησης ονομάζονται συνεχή. Τα πιο περίπλοκα συνεχή φάσματα μπορούν επίσης να δώσουν σημαντικές πληροφορίες για την σύσταση, καθαρότητα, κρυσταλλικότητα κλπ. των στοιχείων που απορροφούν ή εκπέμπουν. Στο πείραμά μας θα χρησιμοποιήσουμε αρχικά γραμμικά φάσματα εκπομπής που προέρχονται από διεγερμένα αέρια και ατμούς στοιχείων σε χαμηλή πίεση, για να βαθμονομήσουμε την διάταξη του φασματοσκοπίου. Κατόπιν θα μελετήσουμε συνεχή φάσματα απορρόφησης υγρών και στερεών σωμάτων. Για την μελέτη των φασμάτων απορρόφησης και εκπομπής είναι απαραίτητη η ανάλυση του φωτός σε μονοχρωματική ακτινοβολία. Αυτό επιτυγχάνεται στην περίπτωσή μας μέσω ενός φράγματος περίθλασης. Το φράγμα περίθλασης είναι κομμάτι διαφανούς υλικού, το οποίο έχει χαραχθεί από έναν μεγάλο αριθμό ισοδιάστατων παράλληλων γραμμών. Η απόσταση μεταξύ των γραμμών ονομάζεται σταθερά του φράγματος, G. Το φως που προσπίπτει στο φράγμα περιθλάται από τις παράλληλες σχισμές του. Οι περιθλώμενες ακτίνες είναι σε φάση εάν οι ακτίνες έχουν διαφορά οπτικού δρόμου G sinθ (στο σχήμα 2, συμβολίζεται ως d sinθ) ίσο με ακέραιο αριθμό μηκών κύματος του φωτός.

Σχήμα 2: Πορεία περιθλώμενων από φράγμα ακτίνων. Στην περίπτωση του φράγματος, το μήκος κύματος της περιθλώμενης ακτινοβολίας μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο: (1) Όπου n η τάξη περίθλασης, G η σταθερά του φράγματος και φ η γωνία εκτροπής της φασματικής γραμμής μήκους κύματος λ (στο φάσμα πρώτης τάξης). Ο κλάδος της φυσικής που μελετά τα φάσματα απορρόφησης/εκπομπής σωμάτων ονομάζεται οπτική φασματοσκοπία. Η οπτική φασματοσκοπία στηρίζεται στην χρήση οργάνων που ονομάζονται φασματοσκόπια, με τα οποία επιτυγχάνεται ο φασματικός διαχωρισμός και προσδιορισμός γραμμών (γραμμικό φάσμα) ή ταινιών (συνεχές φάσμα) απορρόφηση/εκπομπής σωμάτων. Η οπτική φασματοσκοπία επικεντρώνεται κυρίως στην απεικόνιση και ανάλυση φασμάτων στην ορατή περιοχή του φάσματος (από όπου προέρχεται και ο χαρακτηρισμός «οπτική») ωστόσο χρησιμοποιείται πολλές φορές και με ποιο ευρεία έννοια για να χαρακτηρίσει φασματοσκοπικές μετρήσεις στο υπεριώδες και το υπέρυθρο. Μια τυπική διάταξη οπτικής φασματοσκοπίας εκπομπής/απορρόφησης παρουσιάζεται στο σχήμα 3. Το φως συνήθως διέρχεται από μια σχισμή, η οποία καθορίζει κυρίως το επιθυμητό σχήμα της φωτεινής δέσμης. Ακολούθως χρησιμοποιείται φακός που ονομάζεται φακός ευθυγράμμισης για να

δημιουργήσει παράλληλη δέσμη η οποία προσπίπτει σε φράγμα περίθλασης το οποίο διαχωρίζει τα μήκη κύματος της διερχόμενης δέσμης. Τα περιθλώμενα μήκη κύματος εκτρέπονται σε διαφορετικές γωνίες που καθορίζονται από την σχέση (1) και εστιάζονται στον ανιχνευτή με χρήση φακού. Σχήμα 3: Τυπική διάταξη οπτικής φασματοσκοπίας Ως έχει στο σχήμα η διάταξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταγραφή του φάσματος εκπομπής της πηγής φωτός, δηλαδή την εξάρτηση της ένταση φωτός της πηγής από την γωνία φ που ορίσαμε παραπάνω: Ι 0 = f(φ), λόγω (1) Ι 0 = f(λ) (2) Αν στην πορεία της φωτεινής δέσμης παρεμβληθεί κάποιο υλικό, η διάταξη μπορεί να καταγράψει το φάσμα διαπερατότητας του υλικού αυτού Ι Δ = F(λ). Το φάσμα Ι Δ εξαρτάται από την σύστασή του υλικού, την κρυσταλλική (άμορφο ή κρυσταλλικό) και την ηλεκτρονική δομή του (μονωτής, αγωγός ή ημιαγωγός), την καθαρότητά του κλπ. Από το φάσμα διαπερατότητας θεωρώντας αμελητέες τις απώλειες λόγω σκέδασης και ανάκλασης του φωτός στο υλικό (προσέγγιση που δεν ισχύει για ισχυρά ανακλαστικές ή/και σκεδαστικές επιφάνειες) μπορεί να προκύψει το φάσμα απορρόφησης Ι A = f(λ) του υλικού ως: Ι A (λ) = I 0 (λ) - I Δ (λ) (3)

Στην περίπτωση στερεών υλικών η απορρόφηση καθορίζεται από τον συντελεστή απορρόφησης του στερεού, που καθορίζει την ικανότητα απορρόφησης από το στερεό ανεξάρτητα από το πάχος του. Ο συντελεστής απορρόφησης προκύπτει από το νόμο Beer-Lambert: Αν δέσμη φωτός Ι 0 προσπίπτει σε υλικό συντελεστή απορρόφησης α, τότε η ένταση του φωτός Ι Δ που διαπερνά το υλικό μειώνεται εκθετικά με το πάχος του υλικού: (4) Ο συντελεστής απορρόφησης επομένως εκφράζει την ισχύ απορρόφησης ενός υλικού και είναι γενικά συνάρτηση της μήκους κύματος. [2] ΠΕIΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ KATA TH ΔIΑΡΚΕIΑ ΤΗΣ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΠΡΟΣΕΞΤΕ: 1. Η πηγή φωτός να παραμείνει ανοιχτή καθ όλη την διάρκεια του πειράματος. 2. Η δέσμη φωτός που προσπίπτει στο φράγμα να είναι παραλληλισμένη και καλά εστιασμένη στο διάφραγμα του ανιχνευτή. Τοποθετήστε τα κατάλληλα όργανα πάνω στην οπτική τράπεζα όπως στο παρακάτω σχεδιάγραμμα της διάταξης του φασματοσκοπίου. Σχήμα 4: Πειραματική διάταξη φασματοσκοπίου

Στο πείραμα θα χρησιμοποιήστε γραμμική πηγή ατμών Νa και συνεχή πηγή φωτοδιόδου εκπομπής (LED) λευκού φωτός. H πηγή Νa εμφανίζει φασματική γραμμή στα 589 nm. ΑΣΚΗΣΗ 1 (α) Στερεώστε με κατάλληλο τρόπο τους αισθητήρες που χρειάζεστε για την πραγματοποίηση του πειράματος και συνδέστε τους στο interface (Science Workshop) του πειράματος. Προσθέστε τους κατάλληλους αισθητήρες στο software του πειράματος και διερευνήστε την λειτουργία τους. Σχολιάστε. Διαμορφώστε το software έτσι ώστε να μπορείτε να μελετήσετε φάσματα εκπομπής και απορρόφησης. (β) Ευθυγράμμιση και εξοικείωση με την λειτουργία του φασματοσκοπίου. Ρυθμίστε τις θέσεις, προσανατολισμό και αποστάσεις των διαφόρων στοιχείων στην οπτική τράπεζα ώστε να δημιουργήστε μια παραλληλισμένη δέσμη φωτός. (γ) Ανάψτε την πηγή φωτός ατμών νατρίου. Χρησιμοποιήστε την διάταξη του φασματοσκοπίου σας για να καταγράψετε το φάσμα εκπομπής του λαμπτήρα και χρησιμοποιήστε το φάσμα για να βαθμονομήσετε το φράγμα περίθλασής σας. Διερευνήσετε την λειτουργία της σχισμής, του φακού ευθυγράμμισης, του φακού εστίασης, και του δίσκου διαφράγματος. Πως επηρεάζει καθένα από τα παραπάνω την διακριτική ικανότητα του οργάνου σας; Σχολιάστε. ΑΣΚΗΣΗ 2 Στη θέση της φωτεινής πηγής τοποθετείστε την πηγή φωτοδιόδου εκπομπής (LED) λευκού φωτός. (α) Μελετήστε το φάσμα εκπομπής της LED. Ποια η αρχή λειτουργίας της; Πως παράγεται το συνεχές φάσμα εκπομπής του; (β) Χρησιμοποιήστε την διάταξή σας για να καταγράψετε τα φάσματα διαπερατότητας των 2 αγνώστων υγρών και από αυτά προσδιορίστε τα αντίστοιχα φάσματα απορρόφησης. Σχολιάστε ποιοτικά και ποσοτικά τα αποτελέσματά σας. Ποια μήκη κύματος και σε ποιο βαθμό απορροφούνται από τα άγνωστα υγρά; Πως αυτά συνδέονται με το χρώμα που εμφανίζουν; Σχολιάστε. ΑΣΚΗΣΗ 3

Επαναλάβετε την διαδικασία της άσκησης 2 για τα 3 υψηλοπερατά φίλτρα που σας δίδονται. Προσδιορίστε τα αντίστοιχα φάσματα απορρόφησης και από αυτά το μήκος κύματος αποκοπής (cut-off wavelength) κάθε φίλτρου. Από τις μετρήσεις σας δικαιολογήστε το χρώμα κάθε φίλτρου. ΑΣΚΗΣΗ 4: Περίθλαση φωτός από συμπαγή δίσκο (CD) Η πειραματική διάταξη Αποτελείται από α) το Laser, έναν απλό δείκτη, pointer, β) μια σειρά από συμπαγείς δίσκους (CD) διαφορετικής χωρητικότητας και γ) ένα πέτασμα. Το Laser τοποθετείται, απέναντι από το CD και σε απόσταση περίπου 10 cm από αυτό, έτσι ώστε η δέσμη φωτός του να πέφτει κάθετα στην επιφάνεια του CD. Στο πέτασμα φαίνονται πλέον, λόγω ανάκλασης της δέσμης, οι κροσσοί που δημιουργούνται από ενισχυτική συμβολή πρώτης και δεύτερης τάξης, ως φωτεινά σημεία (κατακόρυφες γραμμές). Καθορίσετε το κέντρο του συστήματος. Μετρείστε την απόσταση κροσσού πρώτης τάξης-κροσσού μηδενικής τάξης και υπολογίσετε το ημ 2 α. Προσδιορίστε την απόσταση d δύο διαδοχικών γραμμών (tracks).