Školní pokusy z optické spektroskopie

Bc. Jakub Jedlička

Bachelor's thesis

School Experiments in Optical Spectroscopy

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá školními pokusy z optické spektroskopie, které lze provádět na střední škole pomocí dostupných pomůcek (světelných zdrojů a jedno-duchých mřížkových spektroskopů). Nejprve byly v práci prozkoumány pozorovací vlastnosti několika mřížkových spektroskopů a difrakční fólie. Výsledky ukázaly, že zatímco spektroskopy mají rozlišení až deset nanometrů, difrakční fólie umožňuje rozlišení srovnatelné se základními vědeckými spektrometry. Rozlišení poté bylo otestováno na rtuťové a nízkotlaké sodíkové výbojce. Dále se práce zabývala, za jakých světelných podmínek je vhodné použít spektroskop a difrakční fólii při vý-uce fyziky. V praktické části byla navržena série experimentů z optické emisní a absorpční spektroskopie, které lze pozorovat pomocí těchto přístrojů. Experimenty mají stu-dentovi ukázat, jak vypadá spektrum elektromagnetického záření a jak vypadají spektra různých světelných zdrojů, které emitují světlo různými způsoby. Absorpce záření je demonstrována na případě absorpce záření viditelného spektra vodou, kterou lze pozorovat pouhým okem a pomocí spektrometru lze naměřit vyšší harmonické a kombinační optické přechody molekul vody.

Abstract:

This bachelor thesis deals with school experiments in optical spectroscopy that can be carried out at a secondary school using the available equipment (light sources and simple grating spectroscopes). First, the observational properties of several grating spectroscopes and of a diffraction foil were investigated. The results showed that while the spectroscopes have a resolution of up to ten nanometers, the diffrac-tion foil allows a resolution comparable to basic scientific spectrometers. The resolu-tion was then tested on mercury and low-pressure sodium lamps. Next, the work looked at lighting conditions, which are suitable for the spectroscopes and for the diffraction foil. In the practical part, a series of experiments in optical emission and absorption spectroscopy were chosen to be observed using these instruments. The experiments are designed to show the student how the spectrum of electromagnetic radiation looks like and what the spectra of different light sources that emit light in different ways look like. The absorption of radiation is demonstrated by the case of absorption of visible spectrum radiation by pure water, which can be observed with the naked eye, and the higher harmonic and combinatorial optical transitions of water molecules can be measured using a spectrometer.

Keywords

optická spektroskopie, školní pokusy, mřížkové spektroskopy, difrakční fólie, spektrální rozlišení, spektrální citlivost, emisní spektra, absorpční spektra, optika, světelné zdroje, disperze, vlnová délka, vibrační rotační spektrum vody, viditelné spektrum, typy spekter

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 28. 6. 2024
• Supervisor: doc. Mgr. Zdeněk Navrátil, Ph.D.
• Reader: Mgr. Miroslav Kubera

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology with a view to Education / Physics with a view to Education