Дисперсия и цвет тел

(смотри 39 вопрос)

Понятие спектра. Типы спектров, используемых в судебной экспертизе.

§ 173. Типы спектров испускания. Направив на щель спектрографа свет от солнца, лампы накаливания, свечи и т. д., мы получим спектры, имеющие вид сплошной полоски, в которой представлены все длины волн, идущие непрерывной чередой. Такие спектры называются сплошными или непрерывными.

Иной вид имеет спектр, если в качестве источника света использовать светящиеся газы. Направим, на­пример, на спектрограф свет газоразрядной лампы, в ко­торой светится пар ртути. Наблюдаемый спектр имеет вид, изображенный на рис. 322. Он состоит из отдельных рез­ких линий, представляющих собой изображение щели спектрографа в отдельных длинах волн. Каждая линия представляет по существу узкий спектральный интервал, охватывающий некоторый набор длин волн; но интервал этот так узок, что его можно практически считать соответст-

Рис. 322. Спектр пара ртути (длины волн — в ангстремах)

Рис. 323. Небольшой участок спектра железа (от 4143 до 4236 Å)

вующим одной определенной длине волны. Приведенный на рис. 322 в качестве примера спектр ртути характерен для свечения газов или паров. Такие спектры принято называть линейчатыми. Разнообразные пары или газы могут давать спектры, отличающиеся положением спектральных линий (т. е. их длиной волны), а также числом их и распределением по спектру. Спектр пара ртути сравнительно беден линиями; наоборот, в спектре пара железа, например, насчитыва­ется несколько тысяч отдельных спектральных линий (рис. 323), распределенных по видимой и ультрафиолетовой областям спектра.

Рис. 324. Спектр пара иода

При изучении спектров паров или газов наблюдаются также спектры, состоящие из отдельных полос, разде­ленных темными промежутками. Некоторые из этих полос при более тщательном исследовании оказываются состоя­щими из очень большого числа отдельных линий, другие же представляют собой действительно сплошные полоски. Та­кого типа спектры принято называть полосатыми. Рис. 324 дает пример такого спектра, наблюдаемого при свечении пара иода.

§ 174. Происхождение спектров различных типов. Иссле­дование показало, что тип спектра определяется харак­тером светящегося объекта.

Сплошные спектры получаются в результате свечения твердых или жидких тел. В пламени свечи светятся рас­каленные частицы угля, в электрической лампочке — на­каленная металлическая нить. Такие же спектры дают и расплавленные металлы, а также светящиеся газы или пары, если они обладают значительной плотностью, т. е. находят­ся под очень высоким давлением. В частности, сплошной спектр Солнца представляет собой, по-видимому, свечение паров высокой плотности.

Линейчатые и полосатые спектры характерны для свечения газов или паров малой плотности. Линейчатые спектры испускаются светящимися атомами. Многие газы состоят из отдельных атомов, например пары металлов и так называемыеинертные газы — гелий, неон, аргон и др. Газы, состоящие из молекул, например водород, кислород, пар иода и др., могут при возбуждении распадаться на атомы (диссоциировать). Такие атомарные газы дают линейчатые спектры. Но можно вызвать све­чение и целых молекул, не разби­вая их на атомы. В таком случае испуска­ются полосатые спектры. При возбуждении таких многоатомных газов или паров нередко происходит частичная диссоциация и наблюдается одновременно и линейчатый и полосатый спектры.

Свечение атомов и молекул в парах и газах можно вызвать нагреванием. Например, в пламени газовой горелки можно наблюдать полосы, соответствующие свечению молекул циана, представляющих соединение углерода и азота (CN). Если в пламя внести крупинку поваренной соли (хлористого натрия, NaCl), то пламя окра­шивается в интенсивный желтый цвет, и спектральный аппарат обнаруживает в жел­той части спектра две близко расположенные линии, характерные для спектра па­ров натрия. Это означает, что в пламени горелки молекулы хлористого натрия рас­пались на атомы натрия и хлора, све­чение атомов натрия легко наблюдается, свечение же атомов хлора возбудить не легко, и оно обыч­но слишком слабо. Гораздо чаще для возбуждения спект­ров атомов и молекул пользуются явлениями электрического разряда в газах. В этом случае трубка с электродами, через которую пропускают электрический ток, наполняется газом при низком давлении.

В этих условиях разряд имеет характер тлеющего (см. т. II, § 100). Нередко трубке тлеющего разряда придают форму, указанную на рис. 325, с тем чтобы сконцентриро­вать свечение в узкой части, что удобно для освещения щели спектрографа. На этом рисунке 1 — электроды, 2 — уз­кая часть, где плотность тока (т. е. ток, рассчитанный на единицу площади) и яркость свечения имеют наибольшее значение. Для той же цели может служить электрическая искра или дуга между исследуемыми электродами.

Если повышать давление светящегося пара или газа, то спектральные линии начинают расширяться, захватывая

Рис. 325. Труб­ка тлеющего разряда

больший спектральный интервал. При очень больших давлениях (сотни и больше атмосфер) линейчатый спектр постепенно переходит в сплошной, характерный для сжатых газов.

Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике — распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого распределения называется спектральной диаграммой[источник не указан 1033 дня]. Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр — спектр частот (или то же самое, что энергий квантов) электромагнитного излучения.

В научный обиход термин спектр ввёл Ньютон в 1671—1672 годах для обозначения многоцветной полосы, похожей на радугу, которая получается при прохождении солнечного луча через треугольную стеклянную призму.[1]

По характеру распределения значений физической величины спектры могут быть дискретными (линейчатыми), непрерывными (сплошными), а также представлять комбинацию (наложение) дискретных и непрерывных спектров.

Примерами линейчатых спектров могут служить масс-спектры и спектры связанно-связанных электронных переходов атома; примерами непрерывных спектров — спектр электромагнитного излучения нагретого твердого тела и спектр свободно-свободных электронных переходов атома; примерами комбинированных спектров — спектры излучения звёзд, где на сплошной спектр фотосферы накладываются хромосферные линии поглощения или большинство звуковых спектров.

Другим критерием типизации спектров служат физические процессы, лежащие в основе их получения. Так, по типу взаимодействия излучения с материей, спектры делятся на эмиссионные (спектры излучения), адсорбционные (спектры поглощения) и спектры рассеивания.