ספקטרוסקופיה אופטית
Transcription
ספקטרוסקופיה אופטית
ספקטרוסקופיה אופטית ספרות 1. Hertzberg: Atomic Spectra and Atomic Structure, ch. 1,2. 2. Yariv A. Optical Electronics, Fourth Ed., ch 5 3. Condon and Shortley: Theory of Atomic Spectra, p. 141-147. 4. Brown, Earle B. Modern Optics, ch 8. 5. Striganov and Svenetitskii: Tables of Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms. 6. Bashkin S., Stoner J., Jr. Atomic energy levels and Grotrian diagrams 7. Wiese W.L, Smith M.W., Glennon B.M. Atomic Transition probabilities H through Ne 8. Wiese W.L, Smith M.W., Miles B.M. Atomic Transition probabilities Na through Ca 9. Moore C.E Atomic energy levels 10. M. J. Seaton. Quantum defect theory. Rep. Progr. Phys., 46:167-, 1983 )!(An article מטרות הניסוי א .התנסות במכשיר מדידה מודרני בתחום הספקטרוסקופיה. ב .הבנת שימושים אחדים של ספקטרוסקופיה. ג .הדגמת תופעה של תורת הקוונטים על ידי מדידה במעבדה. הכנה מוקדמת א .לימוד יסודות תורת הקוונטים ברמה בסיסית ,במיוחד נושאים כ" -אטום מימן" ,אטומים דמויי מימן ,אטום ההליום ,אטומים של מתכות אלקליות ,דפקט קוונטי ,מבנה רמות כולל סינגלטים ,דובלטים ,טריפלטים וכו' , כללי בררה ,וסימונים ספקטרוסקופיים .יש להבין את מנגנוני הרחבת קווים ספקטרליים ותהליכים שקובעים את חוזקם של הקווים. ב .לימוד הציוד בשימוש המעבדה לניסוי זה .במיוחד יש להתמקד בספקטרומטר )להלן "מונוכרומטור"(, במכפילאור ובמגבר )גלוונומטר( .יש להבין את האופטיקה שבשימוש בניסוי ,כולל ההשפעה של תת-רכיבים בציוד ,של התנאים הפיסיקליים בתוך המנורות הספקטרליות ,ושל הפרעות חיצוניות למהלך הניסוי. ג .מקורות ללימוד הם: Hertzbergו , Condon and Shortleyלהבהרת הנושא התיאורטי .כעקרון ,מספיק לקרוא את שני הפרקים הראשונים של Herzbergאך המלצתנו היא לפחות "לדפדף" בשאר פרקי הספר ,כי גם שם יש דברים רלוונטיים לניסוי. 2 ספר של , Brownכדי להבהיר נושאים קשורים למונוכרומטור. הפרק בספר המעבדה הדן בהתנהגות מכפילאור. תיאור הניסוי התחלת הניסוי היא כמו בשאר ניסויי מעבדה ג' ,בחינה ע"י המדריך האחראי .בבחינה זו תידרשו להפגין ידע במערכת המדידה .אם תעמדו בהצלחה בבחינה זו ,ירשה המדריך את ביצוע הניסוי .שימו לב ,הציון שתקבלו עם ביצוע הניסוי מורכב גם מהציון של הבחינה)שליש מציון הסופי(. השלב הראשון של הניסוי הוא הבנה מעמיקה יותר של מערכת המדידה .המונוכרומטור הנו קופסה שחורה במובן שלא ניתן לכם לגעת בקרביו .למרות זאת ,קריאה מעמיקה של הספרות בנושא אופטיקה יסייעו לכם להבין את אופן פעולתו ותפקיד החלקים השונים בו .אחת הבעיות הראשונות עמה עליכם יהיה להתמודד היא כיול אורכי הגל המתקבלים מהספקטרומטר .אמנם ,לכאורה יש "שעון" חיצוני המראה את אורך הגל היוצא מהמכשיר בכל מצב, אך לא מומלץ להניח כי זהו אמנם אורך הגל הנכון .הסיבות לכך הן שגיאות אפשריות בבניית המכשיר ,יציאה מכיול היצרן במשך השנים ,שחיקה של חלקים מכניים ,עוד. כדי לכייל את אורך הגל ,יעמדו לרשותכם שלשה עזרים :לייזר של הליום-ניאון הפולט אור מונוכרומטי בעל אורך גל של 632.8 nmמנורת נתרן גדולה ומנורת מימן )בלמר(. מערכת הניסוי הבסיסית מוצגת בצורה סכמתית באיור מס' .1 מחשב מכפילאור ספקטרומטר צמצם מד-זרם מנורה שני סדק סדק תריסים יציאה כניסה איור 1 כתיבת הדו"ח הכתיבה היא סיכום כל עבודה מדעית ויש לתת לזה את הדעת כבר בשלב תחילת הניסוי וביצוע המדידות .למשל, יש לנהל יומן ניסוי ) (logbookמסודר ומפורט ככל האפשר ,ולא כתוב על דפים בודדים אלא במחברת המעבדה .יש לתעד היטב את הרישומים השונים .לאופן ביצוע הניסוי ולניהול יומן הניסוי מסודר יש חלק בציון שהתקבלו על ביצוע הניסוי. יש להגיש דו"ח מודפס שצורתו כשל מאמר מדעי .במילים אחרות ,הדו"ח יתחיל בתקציר שמסכם את העבודה ואת תוצאותיה בשלשה-ארבעה משפטים .אחר כך יש לכתוב הקדמה שתסכם את הרקע התיאורטי בשניים-שלושה עמודים .תיאור מערכת המדידה ,בנפח של כעמוד ,יהווה מבוא לפרק "תיאור המדידות" .בחלק זה יש להקפיד להביא את כל המדידות עם שגיאות המדידה והסבר איך התקבלו שגיאות אלה .בפרט ,יש להביא טבלאות של קווים ספקטרליים שנמדדו בכל הספקטרה )צורת הרבים הנכונה של "ספקטרום"( עם אורך גל נמדד ,זיהוי החומר ומעבר האנרגיה ,כולל סימון ספקטרוסקופי של רמה עליונה ורמה תחתונה ,ואורך גל מהספרות .יש לכלול את כל הקווים שבספקטרום ,גם אלה שלא נמצא להם זיהוי .יש להרבות בגרפים ואיורים כי "איור אחד שווה אלף מילים" .החלק 3 של תיאור התוצאות יהיה בנפח מרבי של 10עמודים .הדו"ח יסתיים בסיכום ודיון קצר בתוצאות ,מסקנות וביבליוגרפיה .אחריו יבוא נספח שיכלול את כל הרישומים שהתקבלו בניסוי. מערכת המדידה מורכבת מספקטרומטר Spectramate 1680Bהנשלט ע"י המחשב .כדי לבצע סריקה יש לקרוא בחלון שבצד ימין של הספקטרומטר את מיקומו ההתחלתי ולהזין את נתוני הסריקה למחשב