Spekteret fra ulike lyskilder

Studer lyset fra sola, glødelamper, lysstoffrør, neonrør og billykter.

Naturfagsenteret, UiO
Seksjon for fysikkdidaktikk – "Skolelaboratoriet", UiO

Spektrometer

Hold spalten på et spektrometer opp mot ulike lyskilder. Hvordan ser de ulike kildenes fargespektrum ut? Noter ned fargene og bølgelengden som du ser tydelig.

Figuren under viser fargespektrene fra noen ulike lyskilder. Sola og glødelamper (vanlige lyspærer) gir et kontinuerlig fargespektrum, mens lysende gasser gir linjespektre. I tabellen er det listet opp en del gasser og bølgelengden til noen spektrallinjer de sender ut.

Kan du bruke tabellen til å identifisere gasser som sender ut nordlys og en gass som finnes i lysstoffrør?

Spektrum fra hvitt lys, hydrogen og nordlys.

Noen spektrallinjer fra ulike stoffer

Oksygen (O)	558 nm, 630 nm, 636 nm
Ionisert nitrogen (N₂⁺)	428 nm, 391 nm, 424 nm, 465 nm, 471 nm
Nitrogen (N)	520 nm
Hydrogen	656 nm, 486 nm
Kvikksølvgass	691 nm, 615 nm, 579 nm, 546 nm, 436 nm, 405 nm

Faglig forklaring

Spektrometeret har en spalteåpning i den ene enden og et et gitter i den andre enden (trange åpninger med bredde av samme størrelsesorden som bølgelengdene til lys). Gitteret bøyer av lyset, rødt mest og fiolett minst, slik at det oppstår et fargespektrum.

Glødende, faste eller flytende stoffer samt sterkt sammenpressede gasser gir kontinuerlige spektre. Glødende gasser under lavt trykk gir et linjespekter, det vil si atskilte linjer med bølgelengder som er karakteristiske for den enkelte gass (jfr. Borhs atommodell).

Spekteret fra en lyskilde er lyskildens "fingeravtrykk". For eksempel kan spektrallinjene i nordlyset fortelle oss at atmosfæren også høyt oppe i atmosfæren består av nitrogen og oksygen, men at disse stoffene forekommer i ulike "former": N₂, O₂, N₂+ ,...

Det meste vi vet om universet har vi funnet ut ved å studere lyset og annen elektromagnetisk stråling fra fjerne stjerner og galakser, og her er spektrometre nyttige verktøy. For eksempel vet vi at tunge og varme stjerner sender ut relativt mer blått lys enn kjøligere og lettere stjerner.

Grunnstoffet helium ble oppdaget ved å studere spekteret fra sola.

Tilknytning til læreplan (Fagfornyelsen, LK20)

Læreplan i naturfag (NAT01-04)
Kjerneelement
- Energi og materie (KE69)
Kompetansemål
- Vg1 SF
  
  utforske og beskrive noen sentrale bølgefenomener (KM818)
  
  utforske og beskrive elektromagnetisk og ioniserende stråling, og vurdere informasjon om stråling og helseeffekter av ulike strålingstyper (KM817)
- Vg1 IM
  
  beskrive ulike typer elektromagnetisk stråling og gi eksempler på hvordan stråling benyttes i trådløs kommunikasjon (KM756)
- Vg3 Påbygging
  
  utforske og beskrive elektromagnetisk og ioniserende stråling og vurdere informasjon om stråling og helseeffekter av ulike strålingstyper (KM733)
  
  utforske og beskrive noen sentrale bølgefenomener (KM734)