|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Analiza spektralna. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Kiedy promień słońca przechodzi przez pryzmat, na ekranie za nim pojawia się widmo. Od dwustu lat przyzwyczailiśmy się do tego zjawiska. Jeśli nie przyjrzysz się uważnie, wydaje się, że między poszczególnymi częściami widma nie ma ostrych granic: czerwony stale zmienia się w pomarańczowy, pomarańczowy w żółty itp. Dokładniej niż inni w 1802 roku angielski lekarz i chemik William Hyde Wollaston (1766-1828) zbadał widmo. Wollaston odkrył kilka ostrych ciemnych linii, które bez widocznego porządku przecinały widmo Słońca w różnych miejscach. Naukowiec nie przywiązywał dużej wagi do tych linii. Uważał, że ich pojawienie się jest spowodowane albo charakterystyką pryzmatu, albo charakterystyką źródła światła, albo innymi przyczynami wtórnymi. Same linie interesowały go tylko dlatego, że oddzielały od siebie kolorowe pasma widma. Później te ciemne linie nazwano liniami Fraunhofera, utrwalając nazwisko ich prawdziwego badacza. Joseph Fraunhofer (1787-1826) w wieku 11 lat, po śmierci rodziców, wyjechał na studia do mistrza szlifowania. Ze względu na pracę do szkoły pozostało niewiele czasu. Do 14 roku życia Józef nie potrafił czytać ani pisać. Ale szczęścia nie było, ale pomogło nieszczęście. Pewnego dnia zawalił się dom właściciela. Kiedy Józef został usunięty z gruzów, przejechał następca następcy tronu. Zlitował się nad młodzieńcem i wręczył mu znaczną sumę pieniędzy. Młody człowiek miał dość pieniędzy, aby kupić sobie szlifierkę i rozpocząć naukę. Fraunhofer w prowincjonalnym mieście Benediktbeiren nauczył się szlifować okulary optyczne. W przedmowie do dzieł zebranych Fraunhofera E. Lommel w następujący sposób podsumował swój wkład w optykę praktyczną. „Dzięki wprowadzeniu swoich nowych i ulepszonych metod, mechanizmów i przyrządów pomiarowych do rotacji i polerowania soczewek… udało mu się uzyskać dostatecznie duże próbki szkła krzemiennego i szkła koronowego bez żadnych żył. Szczególne znaczenie miała metoda, którą znalazł dla dokładne określenie kształtu soczewek, co całkowicie zmieniło kierunek rozwoju praktycznej optyki i doprowadziło teleskop achromatyczny do takiej perfekcji, o jakiej wcześniej nie można było nawet marzyć. Aby dokonać dokładnych pomiarów rozproszenia światła w pryzmatach, Fraunhofer użył jako źródła światła świecy lub lampy. W tym samym czasie odkrył jasnożółtą linię w widmie, obecnie znaną jako żółta linia sodu. Szybko ustalono, że linia ta znajduje się zawsze w tym samym miejscu widma, dlatego bardzo wygodnie jest używać jej do dokładnych pomiarów współczynników załamania. Potem mówi Fraunhofer w swojej pierwszej pracy z 1815 roku: „... Postanowiłem dowiedzieć się, czy można zobaczyć tak jasną linię w widmie słonecznym. I za pomocą teleskopu znalazłem nie jedną linię, ale niezwykle duża liczba pionowych linii, ostrych i słabych, które jednak okazały się ciemniejsze niż reszta widma, a niektóre z nich wydawały się niemal całkowicie czarne.” W sumie naliczył ich tam 574. Fraunhofer podał nazwiska i wskazał ich dokładną lokalizację w widmie. Stwierdzono, że położenie ciemnych linii pozostało całkowicie niezmienione, w szczególności ostra podwójna linia zawsze pojawiała się w tym samym miejscu w żółtej części widma. Fraunhofer nazwał to linią O. Naukowiec odkrył również, że w widmie płomienia lampy alkoholowej w tym samym miejscu, co ciemna linia O w widmie Słońca, zawsze występuje jasna, podwójna żółta linia. Dopiero wiele lat później znaczenie tego odkrycia stało się jasne. Kontynuując badania nad ciemnymi liniami w widmie Słońca, Fraunhofer zdał sobie sprawę z najważniejszego: ich przyczyną nie jest złudzenie optyczne, ale sama natura światła słonecznego. W wyniku dalszych obserwacji znalazł podobne linie w widmie Wenus i Syriusza. Jedno odkrycie Fraunhofera, jak się później okazało, okazało się szczególnie ważne. Mówimy o obserwacji podwójnej linii D. W 1814 roku, kiedy naukowiec opublikował swoje badania, tej obserwacji nie poświęcono zbyt wiele uwagi. Jednak 43 lata później William Swan (1828-1914) odkrył, że podwójna żółta linia O w widmie płomienia lampy spirytusowej pojawia się w obecności metalicznego sodu. Niestety, jak wielu przed nim, Łabędź nie zdawał sobie sprawy ze znaczenia tego faktu. Nigdy nie powiedział decydujących słów: „Ta linia należy do metalu sodu”. W 1859 r. na ten prosty i ważny pomysł wpadło dwóch naukowców: Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) i Robert Wilhelm Bunsen (1811–1899). Przeprowadzili następujący eksperyment w laboratorium Uniwersytetu w Heidelbergu. Przed nimi przez pryzmat przechodził albo tylko promień słońca, albo tylko światło lampy spirytusowej. Naukowcy postanowili jednocześnie je pominąć. W rezultacie odkryli zjawisko, o którym L.I. szczegółowo opisuje w swojej książce. Ponomariew: „Gdyby na pryzmat padał tylko promień Słońca, to w skali spektroskopu można było zobaczyć widmo Słońca z ciemną linią O na jej zwykłym miejscu. Ciemna linia pozostawała na swoim miejscu nawet wtedy, gdy badacze umieścili płonącą lampę spirytusową na drodze promienia słonecznego, gdy jednak na drodze promienia słonecznego umieścili zasłonę i oświetlali pryzmat jedynie światłem lampy spirytusowej, wówczas w miejsce ciemnej linii O pojawiła się jasnożółta linia O wyraźnie pojawił się sód. Kirchhoff i Bunsen usunęli ekran – linia O znów stała się ciemna. Następnie zastąpili promień słoneczny światłem z gorącego ciała - wynik był zawsze taki sam: ciemny pojawił się w miejscu jasnożółtej linii. Oznacza to, że płomień lampy spirytusowej zawsze pochłaniał promienie, które sam emitował. Aby zrozumieć, dlaczego to wydarzenie podekscytowało dwóch profesorów, prześledźmy ich tok rozumowania. Jasnożółta linia O w widmie płomienia lampy spirytusowej pojawia się w obecności sodu. W widmie Słońca w tym samym miejscu znajduje się ciemna linia nieznanej natury. Widmo wiązki dowolnego gorącego ciała jest ciągłe i nie ma w nim ciemnych linii. Jeśli jednak przepuścić taką wiązkę przez płomień lampy alkoholowej, to jej widmo nie różni się od widma Słońca - również zawiera ciemną linię i to w tym samym miejscu. Ale już prawie znamy naturę tej ciemnej linii, w każdym razie możemy się domyślić, że należy ona do sodu. Dlatego w zależności od warunków obserwacji linia sodu O może być jasnożółta lub ciemna na żółtym tle. Ale w obu przypadkach obecność tej linii (obojętnie – żółtej lub ciemnej!) oznacza, że w płomieniu lampy alkoholowej znajduje się sód. A ponieważ taka linia w widmie płomienia lampy alkoholowej w świetle przechodzącym pokrywa się z ciemną linią O w widmie Słońca, oznacza to, że na Słońcu jest sód. Co więcej, znajduje się w gazowym obłoku zewnętrznym, który jest oświetlony od wewnątrz przez gorące jądro Słońca. Krótka dwustronicowa notatka, napisana przez Kirchhoffa w 1859 roku, zawierała jednocześnie cztery odkrycia: - każdy element ma własne widmo liniowe, co oznacza ściśle określony zestaw linii; - takie linie można wykorzystać do analizy składu substancji nie tylko na Ziemi, ale także na gwiazdach; - Słońce składa się z gorącego jądra i stosunkowo zimnej atmosfery gorących gazów; Słońce zawiera pierwiastek sodu. Wkrótce potwierdziły się pierwsze trzy tezy, w szczególności hipoteza o budowie Słońca. Wyprawa Francuskiej Akademii Nauk w 1868 r., kierowana przez astronoma Jansena, odwiedziła Indie. Odkryła, że podczas całkowitego zaćmienia Słońca, w momencie, gdy jego gorące jądro pokrywa cień Księżyca i świeci tylko korona, wszystkie ciemne linie w widmie Słońca rozbłyskują jasnym światłem. Kirghof i Bunsen nie tylko znakomicie potwierdzili drugą pozycję, ale także wykorzystali ją do odkrycia dwóch nowych pierwiastków: rubidu i cezu. Tak narodziła się analiza spektralna, za pomocą której można teraz poznać skład chemiczny odległych galaktyk, zmierzyć temperaturę i prędkość obrotową gwiazd i wiele więcej. Później najczęściej stosowano napięcie elektryczne do doprowadzania elementów do stanu wzbudzonego. Pod wpływem napięcia elementy emitują światło o określonych długościach fal, czyli o określonej barwie. Światło to jest rozszczepiane w aparacie spektralnym (spektroskopie), którego główną częścią jest pryzmat szklany lub kwarcowy. W tym przypadku powstaje pasek składający się z oddzielnych linii, z których każda jest charakterystyczna dla określonego elementu. Na przykład wcześniej było wiadomo, że mineralny kleveit po podgrzaniu uwalnia gaz podobny do azotu. Gaz ten zbadany za pomocą spektroskopu okazał się nowym, wciąż nieznanym gazem szlachetnym. Po wzbudzeniu elektrycznym emitował linie, które odkryto wcześniej podczas analizy promieni słonecznych za pomocą spektroskopu. Był to osobliwy przypadek, gdy pierwiastek odkryty wcześniej na Słońcu został odkryty przez Ramsaya na Ziemi. Nadano mu nazwę hel, od greckiego słowa „helios” – Słońce. Obecnie znane są dwa rodzaje widm: ciągłe (lub termiczne) i liniowe. Jak pisze Ponomarev, „widmo termiczne zawiera wszystkie długości fal, jest emitowane, gdy ciała stałe są ogrzewane i nie zależy od ich natury. Widmo liniowe składa się z zestawu pojedynczych ostrych linii, pojawia się podczas ogrzewania gazów i par (kiedy oddziaływania między atomami są małe) i - co szczególnie ważne - ten zestaw linii jest unikalny dla każdego pierwiastka. Ponadto widma liniowe pierwiastków nie zależą od rodzaju związków chemicznych składających się z tych pierwiastków. Zatem ich przyczyny należy szukać we właściwościach atomów. Fakt, że pierwiastki są jednoznacznie i całkowicie zdeterminowane rodzajem widma liniowego, szybko wszyscy dostrzegli, ale fakt, że to samo widmo charakteryzuje pojedynczy atom nie został uświadomiony od razu, lecz dopiero w 1874 roku dzięki pracom słynny angielski astrofizyk Norman Lockyer (1836-1920). A kiedy zdali sobie sprawę, od razu doszli do nieuniknionego wniosku: skoro widmo liniowe powstaje wewnątrz pojedynczego atomu, to atom musi mieć strukturę, to znaczy mieć części składowe! Autor: Samin D.K.
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Zużyty sprzęt AGD - zabroniony ▪ Super niskie dźwięki sprawiają, że ludzie tańczą ▪ Wzmacniacze Yamaha WXA-50 i WXC-50 ▪ Kompaktowy laptop gamingowy Razer Blade
▪ sekcja witryny dla radioamatora-projektanta. Wybór artykułu ▪ artykuł Smoke rocker. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kim jest Joseph Lister? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Błąd terenowy. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Softstarter do silnika asynchronicznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Korektory sygnałów audio. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony