Laborationsrapport - Uppkomst av ljus

Hypotes:

1. När man tillför en atom ljus/energi hoppar en elektron ett skal ifrån atomens kärna och därmed måste atomen avge ljus. Det fungerar också åt andra hållet när en elektron hoppar ett skal närmare atomkärnan, och därmed måste ta emot ljus.

2.  Olika ämnen/atomer, har olika stora atomkärnor och olik elektronmängd och därmed avger olika mycket energi som påverkar fotnoternas våglängd, och därmed färg.

3. Detta beror på vilket objektiv du tittar på ljuset med, olika form på glaset eller det genomskinliga materialet leder till olika former och brytning på strålarna, där vatten ger bågar och prismor t.ex. ger raka linjer.

4. Man kan lära sig vilka ämnen och vilka kemiska reaktioner avger vilka färger i ljusets spektrum. Värme, alltså förbränning av energi, ger ut infraröd strålning som man kan se via värmekameror som man kan studera biologiskt liv med i tuffa miljöer. Man har också lärt sig med vad vissa stjärnor består av, där t.ex. koppar ger av en grön färg vid förbränning, etc. 

Materiel:

-Färgpennor i alla regnbågens färger 

-Spektroskop

-Glödlampa

-Lysrör med olika sorters gaser

-Högspänningskälla

-Stativ

Utförande:

1. Använd spektroskopet för att undersöka en glödlampa och ett lysrör
2. Rita av spektrum på papper
3. Upprepa samma process med lysrör, rita av färgspektrum återigen.
4. Upprepa med lysrör med olika sorters gaser.
5. Jämför resultat.

Resultat:

(se papper)

Slutsats:

1. Min hypotes stämde delvis, fråga två, där det egentligen är storleken på elektronhoppen som påverkar ljusspektrumet, men ökad mängd av elektroner kan öka mängden med hopp och därför sannolikheten för olika hopplängder. T.ex. väte har mycket korta hopp, eftersom röd har långa våglängder och låg energiintensitet, plus några blåa/lila, alltså längre hopp som inte förekommer så ofta. Annars stämde i princip allt, dock var svaren på frågorna lite mer generella.

Svar på frågor: 

1. När man tillför en atom ljus/energi hoppar en elektron ett skal ifrån atomens kärna och därmed måste atomen avge ljus. Det fungerar också åt andra hållet när en elektron hoppar ett skal närmare atomkärnan, och därmed måste ta emot ljus. Desto fler elektroner som utför detta hopp desto starkare blir ljuset.
2. När en elektron hoppar tillbaks ett antal skal (som är förutbestämt för diverse atomer) avger det ljus, som nämnts tidigare. Desto längre hopp desto mer energi ges ut, desto större energiintensitet har fotonerna som bidrar till en kortare och mer intensiv våglängd. Alltså dikterar avståndet av detta hopp vilken våglängd ljuset har och därmed vilken färg (blå/lila/indigo/violett kräver mer energi, alltså kortare våglängd, än röd och orange som har mycket längre våglängd).
3. Det finns tre olika typer av ljusspektrum; kontinuerligt, linje- och bandspektrum. Ett kontinuerligt spektrum innehåller alla färger i regnbågen (som vi kan se + några våglängder till) som ”flyter” över varandra, detta skapas när t.ex. en metall värms upp och börjar glöda. Eftersom elektronerna förflyttar sig fritt i metallen och inte har distinkta skal att hoppa mellan (eftersom alla metaller är grundämnen där atomerna har kovalenta bindningar). Ett linjespektrum (se Helium på övre bild) skapas enbart av upphettad gas uppbyggd av enstaka atomer under lågt tryck. Här är många olika färger möjliga att skapas, som är bestämda för respektive atomer, och bryts till en emissionslinje som syns i linjespektrumet. Det sista är ett bandspektrum, detta förekommer när en ljuskälla med ett kontinuerligt spektrum lyser genom en kall gas under lågt tryck som bidrar till att vissa våglängder absorberas i gasen. Ett bandspektrum bildas också av gaser som byggs upp av molekyler. Ett lysrör avger ett bandspektrum.

4. Man kan lära sig vilka ämnen och vilka kemiska reaktioner avger vilka färger i ljusets spektrum. Värme, alltså förbränning av energi, ger ut infraröd strålning som man kan se via värmekameror som man kan studera biologiskt liv med i tuffa miljöer. Man har också lärt sig med vad vissa stjärnor består av, och sedan i vilken fas av fusionsprocessen de är i. Man kan också jämföra olika spektrum och säga om en gas består av enstaka atomer eller är uppbyggd av molekyler, man kan också, med vidare beräkningar, ha en uppfattning om hur många elektroner och elektronskal diverse atomer har. 

Felkällor:

-Trubbiga färgpennor ledde till felaktig möjlig illustration av respektive spektrum.

-Inte rätt nyans av färgpennor

-Vissa ämnen som krävde hög spänning hade ljusspektrum som var svåra att urskilja med spektroskopet (t.ex. väte).

-Eftersom väte krävde mycket hög spänning var det svårt att se ljuset som det avgav som därmed betydde att vi fick stå närmare stativet. Detta kan innebära en hälsorisk om någon skulle komma i kontakt med stativet.

Förbättringar:

-Vässade pennor i fler nyanser (också fler så att vi inte behövde turas om över en specifik penna)

-Användning av ett säkrare stativ, t.ex. med ett hölje på.

-Ett mer avancerat spektroskop för en mer detaljerad bild + kamera (då det kunde vara en svårighet att memorera spektrernas utseende utifrån den första observationen).

-Ett mörkare rum för ett lättare kunna urskilja spektrerna.

-Nyare tuber, eftersom tidigare använde kunde vara smutsiga och därför bidra till att spektrerna blev förvrängda/svårare att se.