Színképelemzés. Romsics Imre április 11.

Átírás

1 Színképelemzés Romsics Imre április 11. 1

2 Más néven: Spektrofotometria A színképből kinyert információkból megállapítható: az atomok elektronszerkezete az elektronállapotokat jellemző kvantumszámok az elektronok energiaszintjei Felfedezett elemek: piros égszínkép 2

3 Történeti háttér Joseph von Fraunhofer (német fizikus) ( ) 3

4 Fraunhofer-vonalak A B C D E F G H 4

5 Gustav Kirchhoff (porosz fizikus) Na ( ) Nap H 5

6 Robert Bunsen (német kémikus) ( ) 6

7 Spektrográf A készülékben alkalmazták Kirchhoff prizmáját és Bunsen égőjét 7

8 Működése 8

9 Kirchhoff három alaptörvénye 1. Izzó szilárd vagy folyékony anyag Folytonos színkép 2. Forró gáz Emissziós vonalas színkép 3. Hűvös gáz Abszorpciós vonalas színkép 9

10 Kibocsátási vagy emissziós színkép Izzó szilárd vagy folyékony testek A magas hőmérsékleten izzó szilárd és folyékony anyagok színképe folytonos. A folytonos színkép független anyagi minőségétől. Izzó vas Izzó Volfram szál 10

11 Izzó gázok Az izzó gőzök által kibocsátott fény nem folytonos, vonalas vagy sávos. (Attól függően, hogy a színképet atom vagy molekula hozza létre.) Ez utal a gáz anyagi minőségére. Az I. és II. főcsoport elemei: K Rb Cs (Tl) (In) Na Li Ca Sr Ba 11

12 Elnyelési vagy abszorpciós színkép Gázon fehér fényt bocsátunk keresztül, elnyelik azokat a színeket, amelyeket maguk is kibocsátanak. Ilyenkor az emissziós színkép színes vonalainak helyén az ernyőn fekete (elnyelési) vonalakat látunk. 12

13 A nap nagy felbontású abszorpciós színképe 13

14 Abszorpciós színkép létrejötte Hűvösebb gáz atomjának elektronja gerjesztődik, elnyeli a rá jellemző hullámhosszúságú fény fotonjának energiáját. Bohr-féle atommodell Ezek a hullámhosszúságok hiányoznak a színképből 14

15 Emissziós színkép létrejötte Gerjesztett elektronok visszakerülnek a helyükre, az atom alapállapotba. Leadja az energiát egy foton formájában. En Em m n [E foton =E m -E n ] 15

16 Sarki fény A töltött részecskéket ütköznek a légkör atomjaival, ionizálják és gerjesztik azokat, a gerjesztett atomok pedig fénykisugárzással térnek vissza alapállapotukba 16

17 17

18 18

19 Lángfestés Az anyaggal energiát közlünk (hő) Az anyag atomjai gerjesztett állapotba kerülnek Majd alapállapotba kerülnek és ezzel fotont bocsátanak ki Ezzel megfestik a lángot (Anyagi minőségre jellemző színnel) 19

20 Elektromágneses hullám Energia Frekvencia Hullámhossz E f λ A térben fénysebességgel terjedő, egymásra épülő mágneses és elektromos mezőt elektromágneses hullámnak nevezünk. 20

21 Hullámhossz E foton =h*f [f, a kibocsájtott hullám frekvenciája] [h=6,63*10-34 Js, Planck-állandó] f=c/λ [c=3*10 8 m/s, a fény terjedési sebessége] [λ, a kibocsájtott fény hullámhossza] A hullámhossz határozza meg a fény színét, ha az látható tartományba esik Emberi szem által színként felfogható tartomány: ~ nm 21

22 Láng által kibocsájtott fény vizsgálata Felbontás spektrográffal A megállapított hullámhosszúságokból és λ=c/f képlettel kiszámolják a fény frekvenciáját. A frekvenciából és a E foton =h*f képlettel kiszámolják a foton energiáját. Majd a kapott energiából és a E foton =E m -E n következtetnek az elektronpályák energiaszintjeire, kvantumszámokra. 22

23 Kárminvörös Bíborvörös Sötétvörös Téglavörös Fakóibolya Kék Sárga Sárgászöld Zöld Vakító fehér - lítium [Li] - stroncium [Sr] - rubídium [Rb] - kalcium [Ca] - kálium [K] - cézium [Cs] - arzén [As] - ólom [Pb] - antimon [Sb] - szelén [Se] - nátrium [Na] - bárium [Ba] - réz [Cu] - foszfor [P] - tallium [Tl] - tellúr [Te] - molibdén [Mo] - magnézium [Mg] 23

24 Csillagászat színképelemzés Szíriusz Orion övcsillagai Canopus Capella Aldebaran 24

25 Színképosztályok Hőmérsékletük és az anyagösszetételük alapján csoportosíthatóak a csillagok: Osztály: O B A F G K M Mellékosztály: R N S Alosztály:

26 Hertzsprung Russell diagram A nap G2V osztályba tartozik Felszíni hőmérséklet: K Abszolút fényesség: 4,8 magnitodu 26

27 Abszolút fényesség Csillagok esetén azt mutatja meg, hogy 10 parszek távolságból milyen fényesnek látnánk Parszek Az a távolság, amelyből egy CsE merőleges rálátás esetén egy ívmásodperc szög alatt látszik 1 pc = ~3, m 27

28 Fénycsövek 28

29 Tűzijáték 29

30 30

31 B G R 31

32 Köszönöm a figyelmet! 32