• 5

РАБОТА № 22

КАЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ СОЛНЦА

Цель работы. Построение дисперсионных кривых спектро­грамм, определение длин волн спектральных линий и отождествление линий химических элементов в спектрах небесных светил.

Пособия: спектры Солнца и некоторых химических элементов (планшет 12); таблицы спектральных линий.

Литература: [1], глава VII, § 78—80, 82, 83; глава X, § 120; [2], глава VII, § 102, 106, 109, глава VIII, § 114, глава IX, § 117.

Дополнительная: [11], глава III, § 26; [12], глава шестая, § 62, 63, 65—73; [13], глава I, § 3; [16], глава II, § 7, 8, 10; [27], глава I, стр. 25—44; [28], стр. 7—16.

Задачи: [3], № 797—801.

Спектры Солнца и подавляющего большинства звезд являются спектрами поглощения и по ним определяется химический состав атмосфер этих светил.

Основные линии солнечного спектра называются фраунгоферовыми и обозначаются буквами латинского алфавита. Некоторые линии в спектрах Солнца и звезд выделяются очень четко, и их принадлеж­ность определенным химическим элементам легко устанавливается сравнением со спектрами химических элементов, полученными в лабо­раторных условиях. Чтобы отождествить другие линии, необходимо определить длину их волны X и затем по таблицам или атласам спек­тральных линий установить их принадлежность химическим эле­ментам.

Длина волны X спектральных линий вычисляется по их положе­нию в спектре. Но взаимное расположение в спектре линий одного и того же химического элемента во многом зависит от спектральных свойств аппаратуры, с помощью которой получен спектр. Так, если спектр получен с дифракционной решеткой (дифракционный спектр), то спектральные линии расположены друг от друга на расстояниях /2—/ь пропорциональных разностям длин волн этих линий Х2— Если же спектр получен на призменном инструменте (призменный спектр), то фиолетовая часть спектра выходит растянутой, а его крас­ная часть — сжатой, и расстояния между спектральными линиями уже не будут пропорциональны разностям длин волн. Поэтому при обработке фотографии спектра, называемой спектрограммой, необ­ходимо прежде всего установить масштаб различных участков спектра, т. е. интервал длин волн, укладывающийся на единице длины каж­дого участка спектрограммы. Этот масштаб, называемый дисперсией участка спектрограммы,

jg __ — = А^о            ^

/2 — W А/

и выражается, как правило, в ангстремах на 1 мм (к!мм). Очевид­но, что дифракционный спектр имеет постоянную дисперсию D на всем своем протяжении, в то время как дисперсия призменного спек­тра не постоянна и уменьшается при переходе от фиолетовой к крас­

ной части спектра (величина D увеличивается). Изменение дисперсии спектрограммы наглядно представляется дисперсионной кривой (рис. 59), которая строится по положению спектральных линий с из­вестной длиной волны, например по линиям бальмеровской серии водорода. Одна из таких линий (лучше с наименьшей длиной волны) принимается за начальную Х0 и от нее измеряются в миллиметрах расстояния / остальных линий, по которым строится дисперсионная кривая /=/(Х). По дисперсионной кривой можно определить при­ближенное значение длины волны любой спектральной линии того же

 

спектра, для чего ее расстояние I от начальной линии откладывается на координатной оси /, из конца отложенного отрезка восстанавли­вается перпендикуляр до пересечения с дисперсионной кривой и из полученной точки L опускается перпендикуляр на координатную ось X, по масштабу которой определяется длина волны X спектральной линии. Для обеспечения достаточной точности определения длин волн дисперсионная кривая l=f{k) должна быть построена в крупном мас­штабе.

В каждой точке спектрограммы дисперсия

(2)

dl

и поэтому, вычисляя ее по формуле (1), следует использовать спек­тральные линии с возможно близкими известными значениями ^ и Х2. Кривая D=F(X), показывающая дисперсию в различных точках спектрограммы, строится на том же графике, что и дисперсионная кривая /=/(Х). Каждое полученное значение D соответствует зна­чению

ф) 17

Х,=

h + h

ЗАДАНИЕ

1*. Пользуясь известными длинами волн спектральных линий водорода, построить дисперсионные кривые /—/(X) и кривые изме­нения дисперсии D=F(X) для обеих спектрограмм водорода (б и д), указав принятые обозначения этих линий.

2*. Сравнить построенные одноименные кривые между собой, объяснить их отличие друг от друга и установить причину различ­ного вида двух спектров водорода.

3*. По спектрам водорода, гелия и натрия отождествить линии в спектре Солнца и по таблицам спектральных линий определить их длину волны.

4*. По дисперсионной кривой определить приближенное зна­чение длины волны спектральных линий Л, В, Е, dy е> Н и К солнеч­ного спектра и по таблицам спектральных линий установить их при­надлежность химическим элементам и уточненное значение длины волны.

5*. Сформулировать вывод об основном химическом составе сол­нечной атмосферы.

Отчет о работе № 22

Дата выполнения работы: 1—2. Спектры водорода

№ ли­нии

Обозначение

 

б

Д

1

дх0

Ы

D

h

1

АХ0

М

D

\

0 1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График прилагается. Объяснение.

3—4.

 

 

 

 

 

Обозначение линии в солнечном спектре

Приближен­ная

X

Химический элемент

Уточненная

X

 

 

 

 

5. Вывод:

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я