Spektroskopija - što se dešavalo na radionici

Prvo smo odlučili promatrati svjetlost koju baca laser. Izradili smo tanak otvor okružen žiletama, kroz koji smo uperili laser prema zidu. Pomicali smo stol na različite udaljenosti da bi dobili različite uzorke (svjetlost lasera) na zidu.

Na manjoj udaljenosti, razmak između točkica je uži, jer se razlomljena svjetlost ne stigne raširiti toliko koliko bi se raširila da je udaljenost veća. Tamne pruge između dijelova svjetla javljaju se zbog takozvane destruktivne inteferencije. To je pojava koja nastaje kada su usporedni valovi svjetlosti u protufazi, pa kad stignu do zida, brijeg jednog vala poništava dol drugog. U drugom slučaju, kad su oba vala u fazi, tada se javlja konstrukivna inteferencija. Tada se valovi zbroje, a mi to vidimo kao svjetlost. Promatrali smo sliku zelenog i crvenog lasera s jednake udaljenosti i primjetili da razlikuju po udaljenosti tamnih pruga. To se događa zbog toga jer svaka boja ima različitu valnu duljinu.

Da bismo mogli vidjeti spektre drugih izvora svjetlosti, koji nemaju tako fokusirani snop svjetlosti, morali smo napraviti improvizirani spektroskop. Koristili smo materijale na koje nailazimo svakodnevno i koji su lako dostupni, kao što su kutija za cipele, škare, žilete i traka za izoliranje. Prvo smo napravili tanak prorez, kroz koji će upadati svjetlost, tako da smo dvije žilete zalijepili na komadić kartona jednu do druge s tankim otvorom između njih. Njih smo zalijepili na otvor koji smo prethodno izrezali na jednoj strani kutije (vidi sliku 3.). Na drugom kraju kutije izrezali smo otvor kroz koji smo učvrstili cd (ili/i dvd) (slika 4.). Na poklopcu kutije izrezali smo veću rupu kroz koju smo promatrali i fotografirali (slika 5.).

Da bismo dobili spektar pojedinog izvora svjetlosti, morali smo biti u potpunom mraku. Kroz otvor između žileta usmjerili smo svjetlost koja se razlomila na cd-u i na gornjem otvoru smo promatrali dobiveni spektar boja. To smo ponovili na raznim izvorima svjetlosti: na štednoj žarulji, suncu, običnoj žarulji, hladnim katodnim cijevima, na svjetiljci sastavljenoj od LED žaruljica i na plamenu. Svaki smo spektar fotografirali i pomoću posebnog programa na računalu (Tracker) dobili graf inteziteta pojedine boje, a kod nekih i njihove valne duljine.

Kod nekih izvora nismo uspijevali uhvatiti jasan spektar zbog toga što svjetlost nije bila dovoljno jaka ili zbog neimanja profesionalne opreme koja je nužna za dobivanje jasnih linija na spektru.

Budući da smo spektar štedne žarulje radili na početku radionice, nismo uspijeli fotografirati jasan spektar, zbog nedovoljnog znanja i iskustva. Slika 7. prikazuje graf inteziteta svjetlosti koja se dobije od štedne žarulje.

Spektar obične žarulje i LED žaruljica nismo uspijeli jasno dobiti, pa nema fotografija za njih.

Nakon što smo već malo upoznali tehniku dobivanja spektra, kao izvor svjetlosti stavili smo katodne cijevi raznih boja (crvene, plave i zelene). Slika 8. prikazuje spektar katodne cijevi. Svaki element emitira različitu valnu duljinu, pa je spektar svakog elementa različit. Mi smo to uočili kada smo u otvoreni plamen prskali pojedine kemijske elemente. Slika prikazuje zeleno-žuti plamen, koji je uzrokovao bakar jer on emitira zelenu svjetlost.

Jedan dan posvetili smo proučavanju spektra Sunca. Bio nam je potreban profesionalni teleskop i naš improviziran spektroskop. Nismo uspijeli dobiti nikakve značajne rezultate zato što je bilo previše okolnog svijetla i oblaka. Trebali smo dobiti tamne linije na spektru, ali nismo zbog već spomenutih razloga.

Iz svega toga, zaključili smo da se svaka svjetlost sastoji od više različitih valnih duljina, odnosno od više boja. Slika 8 prikazuje spektar katodne cijevi, a slika 9 graf inteziteta njezine svjetlosti. Vrijednost na osi x prikazuje valne duljine za određene boje.