Źródła światła. W lampach płomieniowych i jarzeniowych źródłem promieniowania jest wzbudzony gaz. Widmo lamp jarzeniowych nie jest ciągłe!

Transkrypt

1 Źródła światła W lampach płomieniowych i jarzeniowych źródłem promieniowania jest wzbudzony gaz. Widmo ciągłe: ciało doskonale czarne Widmo emisyjne: linie emisyjne Linie absorpcyjne Widmo lamp jarzeniowych nie jest ciągłe!

2 Modele atomu Thomsona i Rutherforda Model Thomsona rodzynki w cieście Doświadczenie Rutherforda

3 Model budowy atomu Rutherforda m m Masa i ładunek dodatni atomu skupione w jądrze

4 Model Bohra Problemy modelu Rutherforda: -promieniowanie synchrotronowe (elektron spada na jądro) -widma atomowe (np. świecącego gazu) nie są ciągłe

5 Model Bohra Balmer układ linii w widmie wodoru Rydberg R H = m 1 Lyman widmo w nadfiolecie n=2,3,4... Serie Paschena, Bracketta, Pfunda, Humphreya - podczerwień n =1,2,3... n>n

6 Model Bohra postulaty 1. Elektron porusza się po orbicie kołowej dookoła jądra. Energia elektronu jest stała (nie wypromieniowuje energii) 2. Dozwolone są orbity, dla których orbitalny moment pędu elektronu jest równy całkowitej wielokrotności wyrażenia h/2π 3. Wypromieniowanie lub pochłanianie kwantu następuje wtedy, kiedy elektron przeskakuje z jednej dozwolonej orbity na drugą. Częstotliwość wyemitowanego (pochłoniętego) promieniowania jest taka, że E = hν L n = n h 2π n- liczba kwantowa

7 Model Bohra energia elektronu m u e r n 2 n = Ze 2 2 4πε 0rn Ln = meunrn = n h 2π E( n) = E ( n) E ( n) E( n) = p + m e Z ( 4πε ) 2h n 0 2 e k 4 1 n=1 stan podstawowy n= stan zjonizowany Długość promieniowania = 1 m e λ 4πε 2 0 4πhe c n m R µ = 1+ R m e M R H

8 Model Bohra widmo wodoru

9 Widma gazowe Hel Neon Argon Krypton Ksenon Rtęć Sód

10 Lampy wyładowcze 1. Emisja elektronów z elektrody (nazywanej katodą) 2. Elektrony wybijają elektrony z atomów gazu szlachetnego 3. Jonizacja lawinowa gazu, wzrasta przewodność 4. Elektrony lub wzbudzone atomy gazu zderzają się z atomami rtęci 5. Przejście elektronów na wyższy poziom energetyczny 6. Powrót elektronów na niższy poziom z emisją fotonu 7. Konwersja światła ultrafioletowego na widzialne w powłoce lampy Elektrody z wolframu, pokrytego warstwą zmniejszającą pracę wyjścia ( zimna katoda) lub w postaci włókna żarowego ( gorąca katoda). Ciśnienie około 0.3 bar, gaz szlachetny i opary rtęci. Powłoka o właściwościach fluorescencyjnych. Układ zasilający statecznik. Lampa ma duży opór do momentu zapłonu potem gwałtownie spada! Statecznik ogranicza prąd zapalonej lampy.

11 Świetlówki Dławik Zapłonnik

12 Neonówki 1. Wygięcie rurki szklanej 2. Wtopienie elektrod na obu końcach rurki 3. Usuwane zanieczyszczeń pod próżnią poprzez przepuszczenie wysokiego natężenia prądu 4. Pokrycie elektrod warstwą BaO 2 niska praca wyjścia, tzw. zimna katoda 5. Odpompowanie do 1/100 bara 5. Napełnianie gazem szlachetnym, lub parami rtęci Zasilanie: 3-15 kv, do 100 ma.

13 Lampy HID HID- High Intensity Discharge Zapłon: jonizacja ksenonu, światło odpowiada linii emisyjnej ksenonu Rozgrzewanie: obecne wewnątrz żarówki sole metali zmieniają stan na gazowy i ulegają jonizacji wzrost natężenia prądu. Praca ciągła: lampa uzyskuje docelową barwę światła i pracuje przy napięciu zmiennym około 85 V i częstotliwości 400 Hz. United States Department of Transportation Federal Highway Administration

14 Płomień i jego barwa Kopcenie niedopalone sadze Strefa spalania gazowego: Utlenianie cząsteczek wytworzonych w wyniku rozkładu C Spalanie sadzy C. Tzw. płomień redukujący. Niedobór tlenu w stosunku do paliwa. Wytwarzanie sadzy zbyt mało tlenu w stosunku do paliwa Spalanie części gazowego paliwa do tlenku i dwutlenku węgla. Reszta paliwa ulega rozkładowi termicznemu na mniejsze cząsteczki.

15 Doświadczenie Franka-Hertza

16 Widmo charakterystyczne promieniowania rentgenowskiego Prawo Moseley a linie Kα Efekt ekranowania powłoka K

17 Luminescencja Luminescencja emisja światła nie związana ze wzbudzeniem termicznym. Tak zwane zimne źródła światła. Jedynie część atomów emituje światło! Rodzaje i źródła luminescencji: Chemiluminescencja reakcje chemiczne Elektroluminescencja prąd elektryczny Fotoluminescencja padające światło Fluorescencja Fosforescencja Mechanoluminescencja czynniki mechaniczne Scyntylacja promieniowanie jonizujące Termoluminescencja wzrost temperatury N. Rakov et al., Optical Materials Express 11 (2013) 1803

18 Chemiluminescencja i bioluminescencja Photo: David Mülheims

19 Fotoluminescencja Emisja światła na skutek pochłonięcia promieniowania (z zakresu od podczerwieni do UV). Fluorescencja emisja natychmiastowa (czas 10 8 s) Fosforescencja emisja z opóźnieniem (nawet kilku godzin) By Maxim Bilovitskiy - Own work, CC BY-SA 4.0,

20 Luminofory Świetlówki: halofosforany wapnia aktywowane manganem centra emisyjne związane z manganem. Luminofor przetwarza promieniowanie UV na światło widzialne.

21 Luminofory Katodoluminescencja wzbudzenie przez wiązkę elektronów. Telewizory katodowe, oscyloskopy

22 Powłoki elektronowe Powłoki elektronowe K,L,M,N,O,P,Q 2n 2 elektronów na powłoce

23 Układ okresowy pierwiastków