 |
|
Спектральні апарати
Для точного дослідження спектрів такі прості пристосування, як вузька щілина, що обмежує світловий пучок, і призма, вже недостатні. Необхідні прилади, які дають чіткий спектр, тобто прилади, добре розділяють хвилі різної довжини і не допускають перекриття окремих ділянок спектра. Такі прилади називають спектральними апаратами. Найчастіше основною частиною спектрального апарата є призма або дифракційна сітка.
Розглянемо схему пристрою призмового спектрального апарату. Досліджуване випромінювання надходить спочатку в частину приладу, звану коліматорами. Коліматор представляє собою трубу, на одному кінці якої є ширма з вузькою щілиною, а на іншому, що збирає - лінза. Щілина знаходиться на фокусній відстані від лінзи. Тому розходячись світловий пучок, що потрапляє на лінзу з щілини, виходить з неї паралельним пучком і падає на призму. Так як різним частотах відповідають різні показники заломлення, то з призми виходять паралельні пучки, що не збігаються за напрямком. Вони падають на лінзу. На фокусній відстані цієї лінзи розташовується екран - матове скло або фотопластинки. Лінза фокусує паралельні пучки променів на екрані, і замість одного зображення щілини виходить цілий ряд зображень. Кожній частоті (вузького спектрального інтервалу) відповідає своє зображення. Всі ці зображення разом і утворюють спектр.
Описаний прилад називається спектрографом. Якщо замість другої лінзи і екрану використовується зорова труба для візуального спостереження спектрів, то прилад називається спектроскопом. Призми та інші деталі спектральних апаратів необов'язково виготовляються зі скла. Замість скла застосовуються і такі прозорі матеріали, як кварц, кам'яна сіль та ін.
Висновок
В даний час визначені спектри всіх атомів і складені таблиці спектрів. За допомогою спектрального аналізу було відкрито багато нових елементів: рубідій, цезій та ін Елементам часто давали назви відповідно до кольору найбільш інтенсивних ліній спектра. Рубідій дає темно-червоні, рубінові лінії. Слово цезій означає «небесно-блакитний», це колір основних ліній спектру цезію. Саме за допомогою спектрального аналізу дізналися хімічний склад Сонцяі і зірок. Інші методи аналізу тут взагалі неможливі. Виявилося, що зірки складаються з тих же самих хімічних елементів, які є і на Землі. Цікаво, що гелій спочатку відкрили на Сонці, і лише потім знайшли в атмосфері Землі. Назва цього елемента нагадує про історію його відкриття: слово гелій означає в перекладі «сонячний». Завдяки порівняльній простоті і універсальності спектральний аналіз є основним методом контролю складу речовини в металургії, машинобудуванні, атомної індустрії. За допомогою спектрального аналізу визначають хімічний склад руд і мінералів. Склад складних, головним чином органічних, сумішей аналізується за їх молекулярними спектрами. Спектральний аналіз можна проводити не тільки за спектрами випускання, але і за спектрами поглинання. Саме лінії поглинання в спектрі Сонця і зірок дозволяють досліджувати хімічний склад цих небесних тіл. Яскраво світиться поверхня Сонця - фотосфера - дає неперервний спектр. Сонячна атмосфера поглинає вибірково світло від фотосфери, що призводить до появи ліній поглинання на фоні безперервного спектру фотосфери. Але й сама атмосфера Сонця випромінює світло. Під час сонячних затемнень, коли сонячний диск закрито Місяцем, відбувається звернення ліній спектра. На місці ліній поглинання в сонячному спектрі спалахують лінії випромінювання.
У астрофізиці під спектральним аналізом розуміють не тільки визначення хімічного складу зірок, газових хмар і т. д., але і знаходження по спектрах багатьох інших фізичних характеристик цих об'єктів: температури, тиску, швидкості руху, магнітної індукції.
Важливо знати, з чого складаються оточуючі нас тіла. Винайдено багато способів визначення їх складу. Але склад зірок і галактик можна дізнатися тільки за допомогою спектрального аналізу. Значну роль АСА грає в атомній техніці,виробництві чистихнапівпровідникових матеріалів,надпровідників і т. д. Методами АСА виконується більше 3/4 всіх аналізів у металургії. За допомогою квантометрів проводять оперативний (протягом 2-3 хв) контроль під час плавки в мартенівському і конвертерному виробництвах. У геології та геологічного розвідку для оцінки родовищ виробляють близько 8 млн. аналізів на рік. АСА застосовується для охорони навколишнього середовища та аналізу грунтів, у криміналістиці і медицині, геології морського дна і дослідженні складу верхніх шарів атмосфери, при поділі ізотопів і визначенні віку і складу геологічних іархеологічних об'єктів і т. д.
Отже, спектральний аналіз застосовується майже в усіх найважливіших сферах людської діяльності. Таким чином, спектральний аналіз є одним з найважливіших аспектів розвитку не тільки наукового прогресу, а й самого рівня життя людини.
Література
1. Заідель А. Н., Основи спектрального аналізу, М., 1965
2. Методи спектрального аналізу, М,, 1962;
3. Чулановскій В. М., Введення в молекулярний спектральний аналіз, М. - Л.,1951;
4. Русанов А. К., Основи кількісного спектрального аналізу руд і мінералів. М., 1971.