Színképelemzés Romsics Imre 2014. április 11. 1
Más néven: Spektrofotometria A színképből kinyert információkból megállapítható: az atomok elektronszerkezete az elektronállapotokat jellemző kvantumszámok az elektronok energiaszintjei Felfedezett elemek: piros égszínkép 2
Történeti háttér Joseph von Fraunhofer (német fizikus) (1787-1826) 3
Fraunhofer-vonalak A B C D E F G H 4
Gustav Kirchhoff (porosz fizikus) Na (1824-1887) Nap H 5
Robert Bunsen (német kémikus) (1811-1899) 6
Spektrográf A készülékben alkalmazták Kirchhoff prizmáját és Bunsen égőjét 7
Működése 8
Kirchhoff három alaptörvénye 1. Izzó szilárd vagy folyékony anyag Folytonos színkép 2. Forró gáz Emissziós vonalas színkép 3. Hűvös gáz Abszorpciós vonalas színkép 9
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
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
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
A nap nagy felbontású abszorpciós színképe 13
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
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
Sarki fény A töltött részecskéket ütköznek a légkör atomjaival, ionizálják és gerjesztik azokat, a gerjesztett atomok pedig fénykisugárzással térnek vissza alapállapotukba 16
17
18
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
Elektromágneses hullám Energia Frekvencia Hullámhossz E f λ A térben fénysebességgel terjedő, egymásra épülő mágneses és elektromos mezőt elektromágneses hullámnak nevezünk. 20
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: ~390 750 nm 21
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
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
Csillagászat színképelemzés Szíriusz Orion övcsillagai Canopus Capella Aldebaran 24
Színképosztályok Hőmérsékletük és az anyagösszetételük alapján csoportosíthatóak a csillagok: Osztály: O B A F G K M Mellékosztály: R N S Alosztály: 0-9 25
Hertzsprung Russell diagram A nap G2V osztályba tartozik Felszíni hőmérséklet: 5000 6000 K Abszolút fényesség: 4,8 magnitodu 26
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 = ~3,085 677 580 666 31 10 16 m 27
Fénycsövek 28
Tűzijáték 29
30
B G R 31
Köszönöm a figyelmet! 32