Co to jest Optyczne Widma

Co to znaczy WIDMA OPTYCZNE: widma powstające wskutek rozszczepienia światła poprzez pryzmat albo siatkę dyfrakcyjną. Najprostszym przyrządem do badania widm jest spektroskop, zbudowany po raz pierwszy poprzez G. Kirchhoffa i R. Bunsena. Kolimator K wytwarza równoległą wiązkę promieni świetlnych (obraz szczeliny S w nieskończoności), która przechodząc poprzez pryzmat ulega rozszczepieniu i w rezultacie w okularze lunety L widać obrazy szczeliny wytworzone poprzez światło o różnych barwach. Dodatkowy kolimator K1 służy do projekcji skali długości fal, na której tle obserwuje się widmo. Dzięki podobnego spektroskopu Bunsen i Kirchhoff odkryli w 1859 r. fakt, który stał się fundamentem analizy widmowej. Okazało się gdyż, iż w razie umieszczenia przed szczeliną S świecącego gazu albo pary, obserwuje się oddzielone od siebie obrazy szczeliny, a więc różnobarwne linie. Stąd najprawdopodobniej powstała nazwa "widmo liniowe". Taki charakter widma jest konsekwencją występowania w atomach nieciągłych poziomów energetycznych, a obserwowane widmo liniowe jest charakterystyczne dla atomów danego pierwiastka. Struktura widma liniowego wodoru była jedną z podstaw doświadczalnych do sformułowania poprzez N. Bohra jego postulatów i opracowania modelu atomu wodoru. Typowym odpowiednikiem widma liniowego jest widmo sodu, które w świetle widzialnym złożona jest z jednej żółtej linii, tak zwany linii D. Mówiąc ściślej, linia D złożona jest z dwóch linii D1 i D2, charakteryzujących się długościami fal: λD1 = 589,5932nm i λD2 = 588,9965nm Widma liniowe są charakterystyczne dla atomów określonego pierwiastka w stanie gazu albo pary. Wynika stąd sposobność przeprowadzenia analizy widmowej (spektralnej), tzn. stwierdzenia obecności w badanej substancji określonego pierwiastka poprzez zbadanie jej widma. By pojawiło się widmo liniowe danego pierwiastka, niezbędna jest dysocjacja (rozpad) związku chemicznego, gdzie on występuje. Dysocjacja taka następuje zawsze w razie świecenia płomienia, łuku elektrycznego albo iskry elektrycznej. Sposób analizy widmowej jest bardzo czuła, pozwala wykryć nawet śladowe ilości zanieczyszczeń w badanym materiale. Badanie widmowa pozwala ponadto stwierdzić, iż obiekty Wszechświata zbudowane są z takich samych pierwiastków, jakie są znane na Ziemi. Prócz widm liniowych znane są widma pasmowe, charakteryzujące już nie atomy, a cząsteczki związków chemicznych. Pasma składają się z bardzo wielu blisko siebie położonych linii. Występowanie widma pasmowego powiązane jest z rotacją (obrotami) i oscylacją (drganiami wewnętrznymi) cząsteczek. Rozżarzone ciała stałe, ciecze i gazy pod sporym ciśnieniem emitują widmo ciągłe ( promieniowanie cieplne), obejmujące wszystkie częstotliwości (barwy) od podczerwieni do nadfioletu. Prócz widm emisyjnych znane są widma absorpcyjne. Widmo absorpcyjne można obserwować wtedy, gdy na drodze światła pochodzącego ze źródła emitującego widmo ciągłe znajdzie się warstwa gazu albo pary o temp. niższej od temp. źródła. Przykład widma absorpcyjnego daje doświadczenie Kirchhoffa, którego model przedstawiono na rysunku. Źródłem światła jest łuk elektryczny L ( prąd elektryczny w gazach). Między łukiem a szczeliną spektroskopu albo spektrografu znajduje się płomień palnika zabarwionego na żółto parami sodu. Na tle widma ciągłego, jakie emituje krater łuku, pojawia się ciemna linia, której położenie odpowiada położeniu żółtej linii sodu w widmie emisyjnym. Najlepiej znanym odpowiednikiem widma absorpcyjnego są linie Fraunhofera, odnalezione poprzez niego w widmie słonecznym w 1814 r. Linie Fraunhofera powstają w tak zwany warstwie odwracającej Słońca. Światło słoneczne biegnące z fotosfery o temp. rzędu 6000°C przechodzi poprzez warstwę gazu o temp. niższej. Zachodzi tam absorpcja światła i "odwrócenie" linii widmowych. Najwyraźniejsze z linii Fraunhofera oznaczono kolejnymi literami alfabetu. W tabeli podano długości fal najwyraźniejszych linii Fraunhofera z zaznaczeniem ich pochodzenia. Badając tysiące linii absorpcyjnych w widmie Słońca można było określić, do jakich pierwiastków, których widma są znane z pomiarów laboratoryjnych, linie te się odnoszą. W ten sposób stwierdzono obecność na Słońcu 70 pierwiastków znanych na Ziemi. Należy zauważyć, iż linie widmowe helu zostały zaobserwowane w 1868 r. w widmie słonecznym, zanim pierwiastek ten został odnaleziony na Ziemi. Stąd pochodzi nazwa pierwiastka (Helios - Słońce)