scheda di laboratorio misura delle lunghezze d`onda di uno spettro

SCHEDA DI LABORATORIO
MISURA DELLE LUNGHEZZE D’ONDA DELLO SPETTRO DI EMISSIONE DI
UN GAS CONTENUTO IN UN TUBO DI PLÜCHER MEDIANTE
SPETTROSCOPIO A RETICOLO DI DIFFRAZIONE
PREMESSA
Una sostanza gassosa a bassa pressione, portata ad alta temperatura o sottoposta a scariche
elettriche, emette luce. Se con uno spettroscopio si analizzano le radiazioni emesse, si
osserva uno spettro formato da una serie di righe nette di colori diversi su uno sfondo nero.
Ogni elemento chimico allo stato atomico produce un proprio spettro a righe diverso da
quello di tutti gli altri, che ne permette l'identificazione (vedi figura seguente). Il numero di
righe e la loro lunghezza d'onda (corrispondente ciascuna ad un colore) dipendono dal tipo
di elemento.
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PROCEDURA SPERIMENTALE PER LA MISURA DELLE LUNGHEZZE D’ONDA
1. Collegare la lampada spettrale (tubo di plücher a scarica fredda contenente gas ad elevato
grado di purezza) al relativo alimentatore e posizionare il collimatore dello spettroscopio (su
cui è già stata eseguita la procedura di “messa a punto” - ved. scheda tecnica “spettroscopio
a reticolo di diffrazione”) davanti alla lampada ancora spenta. Oscurare l'aula e accendere
l’alimentatore della lampada lasciandola riscaldare per alcuni secondi. A questo punto, porre
l'occhio sull'oculare per puntare il cannocchiale (attraverso il reticolo) verso il collimatore
finché l’immagine della fenditura (illuminata dalla lampada) è centrata (nel senso destrasinistra) sulla croce di riferimento. Leggere i valori, ϑ°L e ϑ°R , indicati dalle scale
goniometriche dei due nonii. Essi costituiscono i valori di “zero” per le successive misure di
angoli.
2. Ruotare il cannocchiale da una parte fino a che si vedono la o le righe dello spettro del
primo ordine (m = 1). Per ogni riga leggere le posizioni dei due nonii, ϑL e ϑR . L’angolo α
si ricaverà dalle differenze tra queste letture e quelle dello “zero”, mediando le letture dei
due
nonii
per
eliminare
l’eventuale
errore
sistematico
dovuto
all’eccentricità
dell’apparecchio:
α = [ (ϑL - ϑ°L) + (ϑR - ϑ°R) ]/2
3. Proseguire le misure degli angoli α per gli ordini via via crescenti (m = 2, 3,...) fino a
quando le righe hanno ancora intensità sufficiente per essere viste dall’occhio umano
(solitamente non più di 3 o 4 ordini).
4. La fedeltà della misura degli angoli α può essere ulteriormente migliorata ripetendo
l’intera serie di misure osservando adesso gli spettri dei vari ordini dalla parte opposta e
calcolando indi il valor medio di α, <α>, per ciascuna riga dello spettro di emissione della
lampada in ciascun ordine.
5. Utilizzando tale <α>, calcolare quindi λ per ciascuna riga in ciascun ordine mediante
l’equazione λ=(dsenα)/m.
6. Per ciascuna riga dello spettro di emissione della lampada, calcolare infine il valor medio
di λ tra quelli determinati nei vari ordini:
<λ> = (λ1+ λ2 + ... + λn)/n .
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Possibili fonti di errori nelle misure
Tra le possibili fonti di errore che condizionano l’esecuzione delle misure di ϑ si
considerino:
1) errori dovuti alla lettura delle due scale goniometriche dei nonii di cui è dotato lo
spettroscopio;
2) errori dovuti alla difficoltà nell’individuare il centro delle singole righe spettrali quando
queste sono relativamente estese;
3) errori dovuti alla bassa intensità luminosa delle righe spettrali (relative ad ordini di
diffrazione elevati) che ne rende difficile l’individuazione;
4) errore sistematico dovuto alla possibile eccentricità dello strumento.
N.B. I valori riportati in letteratura riguardanti le diverse lunghezze d’onda delle righe
spettrali caratteristiche di ciascun elemento chimico possono essere trovati ai seguenti
indirizzi internet:
1) http://www.enstimac.fr/~latailla/java/spectre/index.html (dati spettri: cortesia della NASA.)
2) http://profmokeur.ca/chimica/spectemiit.htm
Sitografia: www.ct.infn.it/~costa/Lab2
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