3.3 Дисперсия света.

3.3.1 Спектр, виды спектров.

Д исперсия света – это явление обусловленное зависимостью показателя преломления среды от длины волны падающего света. Дисперсия света характеризуется функцией, которая описывает зависимость показателя преломления среды n от длины световой волны λ : n = f(λ). Графически данную зависимость можно представить рис.3.4. Для

Рис. 3.4

всех прозрачных сред показатель преломления убывает с увеличением длины волны. Это значит, что свет разных длин волн (разного цвета) преломляется неодинаково на границе двух прозрачных веществ: фиолетовые лучи, например, преломляются сильнее красных,

т.к. длина волны фиолетовых лучей меньше, чем красных.

Разное преломление лучей разного цвета позволяет разложить сложный свет на его монохроматические составляющие. Разложение сложного света на простые монохроматические составляющие называется спектром. Или по-другому, спектр – это совокупность простых монохроматических волн, составляющих данное сложное излучение. Спектр, в котором имеются все длины волн, постепенно переходящие одна в другую, называется непрерывным или сплошным. Такие спектры имеют излучения раскаленных твердых и жидких тел, а также газов при высоком давлении.

Монохроматическое излучение имеет спектр в виде одной узкой линии. Излучение, состоящее из нескольких монохроматических волн, дает линейчатый спектр. Линейчатые спектры характерны для излучения газов и паров металлов в атомарном состоянии.

Если близко расположенные линии сливаются в более или менее широкие полосы, спектр называется полосатым. Такие спектры характерны для паров и газов в молекулярном состоянии.

Спектры, образуемые излучением нагретых тел или излучением при электрическом

разряде в атмосфере паров и газов, называются спектрами излучения или эмиссионными.

Если белый свет проходит сквозь какую-либо достаточно прозрачную среду, то некоторые из составляющих его простых волн могут поглощаться средой более интенсивно, чем другие, и тогда в сплошном спектре белого света в определенных местах появляются линии или полосы затемнения, характерные для данной среды. Совокупность темных линий или полос, образующихся в сплошном спектре белого света при прохождении его сквозь данную прозрачную среду, называется ее спектром поглощения или абсорбционным спектром. Пары или газы поглощают излучение тех же длин волн, которые они испускают в возбужденном состоянии (закон Кирхгофа). Такие спектры называются обращёнными. Спектры (как эмиссионный, так и абсорбционный) тесно связаны со строением

атомов и молекул вещества. Поэтому по их характеру можно судить о природе и составе как простых, так и сложных веществ. Метод качественного или количественного (по интенсивности линий) определения состава вещества по его спектру называется спектральным анализом. Основное преимущество его в том, что для анализа требуется исключительно малое количество вещества. Путем спектрального анализа может быть обнаружено присутствие вещества в количестве до 10^-8 г. С помощью спектрального анализа было установлено, что живые организмы в незначительных количествах содержат многие металлы. Спектральный анализ позволяет установить следы крови (судебная медицина), микропримеси металлов в консервированных продуктах (пищевая гигиена).

Для исследования молекулярного состава органических веществ применяют абсорбционную спектроскопию. При этом исследуемое вещество растворяют в воде, которая не дает спектра поглощения в области видимого света. С помощью спектроскопии был установлен молекулярный состав многих витаминов, гормонов и т.д.