Lucrearea de laborator nr 17 1.Emiterea si absorbtia radiatiei electromagntice de catre atom. Spectre de emisie si spectre de absorbtie.
Fiecare atom in diferite situatii poate emite sau absorbi radiatii cu anumite lungimi de unda, numite linii spectrale. Metoda zica de analiza, utilizata pentru determinarea compozitiei chimice a diferitor substante, cu ajutorul spectrelor se numeste analiza spectrala calitativa. Totalitatea radiatiilor de diferite lungimi de unda pe care un atom este capabil sa le emita atunci cind li se furnizeaza energie din exterior poarta numele de spectrul de emisie al atomului respectiv. respectiv. Totalitatea Totalitatea radiatiilor de diferite lungimi de unda absorbite de un anumit atom atunci cind se examineaza intr-un intr-un soectru continuu poarta numele de spectru de absorbtie. Spectrele de emisie cit si cele de absorbtie pot sub forma de linii, benzi avind o structura particulara care depinde de compozitia chimica si starea zica a substantei cercetate. n sprectru de emisie se caracterizeaza prin prezenta unor linii luminoase plasate pe fond intunecat. n spectru de absorbtie se caracterizeaza prin existenta unor linii intunecate plasate pe fondul unui spectru de emisie continuu. 2. Dispersia luminii. Mersul razelor prin prisma. Formula pentru unghiul de deviatie a razei monocromatice.
!iteza de faza a undelor undelor armonice armonice in acelasi mediu depinde de frecventa frecventa oscilatiilor. oscilatiilor. "cest fenomen se numeste dispersia undelor. undelor. #e$ton a demonstrat ca indicele de refractie a sticlei depinde de frecventa undei luminoase. "cest fenomen l-a numit dispersia luminii. %a prisma optica sau reteua de difractie atit deviatia cit si dispersia sunt inverse in raport cu lungimea de unda. Spectrul vizibil este e ste reprezentat de radiatiile cu lungimi de unda cuprinse intre &'(nm si )((nm. *ispersia are loc din cauza ca viteza de propagare a luminii in acelasi mediu depinde de lungimea de unda. *ispersia se manifesta mai pronuntat la trecerea luminii albe printr-o prisma din sticla grea care da o diferenta dif erenta esentiala dintre indicele de refractie pentru diferite dife rite lungimi de unda. Fiecare raza monocromatica la trecerea prin prisma este deviata de la directia di rectia initiala cu un unghi *. *+ n-n/". #- indicele de refractie a mediului #-indicele de refractie a materialului din care e confectionata prisma "- unghiul prismei 3. Elemente constructive ale unui spectroscop cu doua tuburi.
Spectrul cu doua tuburi este format f ormat dintr-o dintr-o prisma optica si doua tuburi-colimatorul si luneta. 0risma serveste pentru obtinerea dispersia luminei. 1olimatorul este constituit dintr-o dintr-o lentila convergenta reglabila asezata in focarul lentilei. 1olimatorul e menit sa trimita pe fata de incidenta a prismei un fascicul ingust de raze paralele. Fanta se regleaza astfel incit sa se asigure o nete corespunzatoare liniilor spectrale observate si concomitent o luminozitate sucienta. %uneta este formata dintr-un sistem obiectiv orientat spre prisma si un ocular prin care priveste observatorul. 4. Etalonarea spectroscopului spectroscopului
2talonarea spectroscopului consta in stabilirea unei dependente intre diviziunele scarii gradate si lungimile de unda ale radiatiilor. 3n acest scop se utilizeaza surse care emit radiatii cu lungimi de unda cunoscute si distribuite in tot domeniul spectral vizibil. Fiecare linie spectrala se xeaza succesiv in dreptul indicatorului inregistrind de ecare data unghiul respectiv de pe scara gradata. 5. Analiza spectrala calitativa si cantitativa. Importanta analizei spectrale in practiica medicala .
"naliza spectrala cantitativa se bazeaza pe faptul ca intensitatea liniilor spectrale este proportionala cu concentratie elementului respectiv. 0entru efectuarea unei analize spectrale se utilizeaza aparate numite spectroscoape sau spectrografe. "paratele de analiza spectrala sunt frecvent utilizate la cercetarea medico-biologica pentru stuiul structurii chimice a diverselor molecule organice. "naliza spectrala calitativa este larg folosita in domeniul medicinei pentru indenticarea urmelor de singe si stabilirea cauzelor diverselor intoxicatii. "ceste analize au la baza faptul ca hemoglobina si derivatii sai au spectre de absorbtie caracteristici. "ctualmente in raboratoarele clinicie sunt de stricta necesitate spectrofotometrele pentru indenticarea unor substante precum si pentru constatarea rezultatelor unor reactii de laborator.
Lucrarea de laborator nr 18 1.Scara radiatiilor elecrtromagnetice. Lumina nepolarizata si plan polarizata. Unda electromagnetica se caracterizeaza prin vectorul intensitatii cimpului electric variabil si inductie cimpului magnetic variabil. Lungimile de unda cuprinse intre 760-400nm perceputa de ochiul omului reprezinta spectrul vizibil sau lumina. Oscilatiile vectorului de lumina se efectuiaza in pane diferite. Intr-un plan perpendicular pe directia de propagare se numeste lumina nepolarizata. Lumina care oscilatiile tuturor vectorilor de lumina au loc numai in plane paralele se numeste lumina plan polarizata sau liniar polarizata.
2.Fenomene fizice in care are loc polarizarea luminii. Dicroismul. Lumina natuala poate fi polarizata prin refleie! refractie sau prin dubla refractie. "roprietatea unor substante birefrigente de a absorbi o raza mai mult decit pe alta se numeste decroism. #. Dispozitive de polarizare. risma !icol "!icolul#. olaroidul.
0olarizarea luminii prin dubla refractie utilizind un cristal de spat de islanda. 1ristalul este taiat dupa diagonala scurta iar fetel astfel obtinute ale romboidului se lipesc cu balsam de 1anda. "nsablul astfel obtinut poarta denumirea de #icol. 0olaroidul reprezinta o pelicula transparenta de celuloid ce contine un numar mare ded cristale mici la fel orientate de substanta anizotropa dicroica. 2xemplul de substanta anizotropa dicroica poate servi herapatita, care polarizeaza lumina si absoarbe complet una din cele doua raze. *aca in calea razei polarizate ce iese din primul polarizator asezam un al -le polarizator, raza de lumina trece prin acest #icol.
4. Substante optic active. Ungiul de rotire specifc.
nele substante poseda proprietatea ed a roti planul de polarizare a luminii incidente. "stfel de substante se numesc substante optic active, iar proprietate lor de a roti planul de polarizare a luminii se numeste activitatea optica. *aca planul de polarizare este rotit spre dreapta substanta se numeste dextrogira, iar spre stinga levogira. nghiul cu care solutia optic activa roteste planul de polarizare a luminii la o anumita temperatura si lungime de unda este direct proportional cu concentratia
[ α ] l a solvitului si cu lungimea stratului de solutie strabatuta
¿ 10 φ C = ¿
1- concentratia a solvitului 45 6 unghiul solutiei optic active 7- unghiul de rotatie l- lungimea tubului 5.onstructia polarimetrului. !olarimetria
Metoda de analiza clitativa si cantitativa a diferitor substante optic active in care se foloseste lumina polarizata se numeste polarimetria. 0olarimetria este bazata pe masura unghiului cu care o anumita cantitate de solutie a substantei optic active roteste planul luminii polarizate. "paratele utilizate pentru masurarea unghiului de rotire al planului de vibratie a luminii polarizate se numeste polarimetre. 1el mai simplu polarimetru consta din doi #icoli identici 8 polarizorul si analizorul. Substanta optic activa se introduce in tub, rotirea analizorului necesara pentru restabilirea aceluiasi cimp care a fost stabilit in lipsa substantei ne da unghiul cu care substanta optic activa a rotit planul de polarizare a luminii. DESEN ???
". Importanta luminii polarizate in cercetarile biofzice si practica medicala. 9rganismele vii sunt alcatuite in mare masura din substante optic active. 0entru studierea acestor substante, de obicei, se foloseshte lumina polarizata. *e a ceea, lumina polarizata este aplicata pe o scara larga in biologie si medicina. 3n particular la determinarea activitatii optice a albuminei din serul snaguin cu scopul de a diagnostica cancerul sau in clinica practica la determinarea concentratiei glucozei si albuminei in urina la bolnavii de diabet. 0olarimetria se aplica ca metoda de studiere a transformarilor strtucturale in particular in biozica moleculara. Microscopia polarizanta serveste la determinarea izotropiei si anizotropiei optice a diferitor elemente histologice. %umina polarizanta poate aplicata la studierea modelelor pentru aprecierea tensiunilor mecanice.
Lucrarea de laborator #r $% 1. &misia spontana si stimulata. Inversiunea populatiilor. %aser- amplicarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei. 1a urmare a absorbtiei de energie un electron poate sa efectueze o tranzitie cuantica de pe un nivel de energie inferior pe un nivel de energie mai superior. "ceste stari se numesc stari metastabile si joaca un rol important in producerea fenomenului laser. *atorita unor cauze interne sau externe atomul se dezexcita electronul revenind pe nivelul energetic initial si emite un foton a carui energie este egala cu cea a fotonului absorbit. *aca electronul revine de la sine pe nivelul energetic initial fenomenul se numeste emisie spontana. *aca un astfel de electron este obligat sub actiunea unei cauze externe sa revina pe nivelul initial dupa un timp mai scurt atunci fenomenul se numeste emisie stimulata. 0entru a se produce fenomenul laser este nevoie sa existe un numar cit mai mare de atomi in stare energetica superioara, adica, este necesar sa se inverseze raportul numarului de atomi din sistem in favoarea celor excitati. Fenomenul prin care marea majoritatea a atomilor mediului activ laser se a:a in stare energetica superioara se numeste inversiunea populatiilor.
2. Pompajul fotonic. Mecanismul de functionare a laserului cu gaz. Cavitatea rezonanta.
0rocesul prin care are loc transmiterea de energie necesara pentru realizarea inversiunii populatiilor, se numeste pompaj fotonic. ;ealizarea pompajului fotonic se poate realiza prin mai multe cai8 fotonica, electrica, chimica. 0entru a evita pierderea spre exteriorul mediului activ a primilor fotoni stimulati si totodata pentru a lungi triectoria acestora prin mediul activ in vederea dezexcitarii stimulate a unui numar cit mai mare de atomi se impune existenta unei cavitati rezonante. 1avitatea rezonanta obliga fotonii sa ramina un timp mai indelungat in multimea de atomi excitati asigurind astfel o amplicare a radiatiei. 0entru a obtine inversiunea populatiilor, deseori in calitate de mediul activ laser, este folosit un amestec a doua gaze. 3n laserul cu
3. mportanta radiatiei laser in cercetarile !io"zice si practica medicala
3n medicina cu ajutorul unui dispozitiv laser care emite in infrarosu se poate face determinari ale diferitor substante din singe fara sa se apeleze la obisnuita metoda a recoltarii unor probe de singe. *ispozitivul pemite masurarea precisa si rapida a continutului de glucoza, grasimi, de alcool din singe. 3n chirurgie laserul este folosit in tratarea glioamelor la desprinderea unor tumori de pe principalele vase de singe, la detasarea muschilor de os, pentru cicatrizarea ulcerului stomacal. 3n oftalmologie, laserul este folosit i n retinopatia diabetica, la prevenirea si extinderea hemoragiilor, la dezlipiri sau rupturi retiniene. 3n dermatologie, unde se utilizeaza atit efectul termic cit si
cel fotobiostimulent si fotochimic, la inlaturarea tumorilor cutanate. 3n ortopedie si traumatologie, radiatia laser este indicata la tratarea unei serii intregi de afectiuni 8 artoze, posttraumatice si reumatismale. #. Determinarea lungimii de unda$ frecventei si energiei radiatiei laser.
0e bancul optic in suporturi speciale se instaliaza laserul, reteaua de difractie si ecranul. *istanta dintre retea si ecran se stabileste astfel incit pe ecran sa se observe tabloul de interferenta ce contine maximile de ordinile ,,=. 1u ajutorul riglei se masoara distanta % de la retea pina la ecran si distanta S de la maximul central pina la maximul de ordinul inti. ;aportul S>% repr valoarea numerica a tg /. F9;M%" 8 lambda + d sin 45 frecventa+c>lambda. 2nergia unei cuante a radiatiei laser cu
%. Difractia luminii. &eteaua de difractie.
@n zicA, difracBia se referA la diverse fenomene asociate cu ocolirea de cAtre unde a obstacolelor apArute Cn calea lor.*ifracBia are loc Cn cazul oricArui tip de undA, inclusiv undele acustice, undele de la suprafaBa apei, Di undele electromagnetice cum ar lumina vizibilA, razele x Di undele radio. @ntrucEt obiectele materiale au Di ele proprietABi ondulatorii, difracBia apare Di Cn cazul particulelor de substanBA ca electroni, protoni, neutroni Di poate studiatA conformmecanicii cuantice.
$ețeaua de difracție este format% din fante &nguste! rectilinii! paralele! echidistante foarte apropiate. n' num%rul de tras%turi pe unitatea de lungime (' num%rul de zg)rieturi rectilinii pe o distanț % L
l' constanta rețelei
'ucrare de la!orator Nr 2( (. )!sor!tia luminii. 'egea lui *ouguer+'am!ert
1antitatea de energie transformata de unda electromagnetica printr-o suprafata oarecare intr-o unitate de timp se numeste Flux de lumina. 3ntensitatea luminii se numeste cantitatea de energie transportata de unde de lumina intr-o unitate de timp printr-o unitate de suprafata perpendiculara pe directia de propagare a undei. Fenomenul in care are loc atenuarea intensitatii luminii la trecerea prin orice substanta in rezultatul transformarii energiei de lumina in alte forme de energieabsorbtia luminii. %egea absorbtiei unui fascicul pararel de lumina
monocromatica intr-un mediu omogen a fost descoperita de ouguer si elaborata de %ambert. Id'I%e()d I%( intensitatea luminii incidente Id( intens lumi care a trecut printr(un strat de substante cu grosime *d+ e( baza ln )(coefcientul natural de absorbtie al substantei
%egea lui ouguer %ambert stabileste ca intensitatea luminii la trecerea printr-un strat de substanta omogena se micsoreaza odata cu marirea grosimii stratului dupa legea exponentiala. 2. 'egea lui *eer. 'egea lui *ouguer+'am!ert+ *eer. 1ercetind absorbtia luminii monocromatice in solutii colorate cu concentratii mici intr-un solvent absolut transparent pentru radiatia monocromatica, eer a stabilit 8 / absorbtia luminii monocromatice in solutii colorate are loc conform legii lui ouguer-%ambertG 2, coecientul monocromatic de absorbtie a solutiei colorate depinde direct de concentratieG HI+JI1 Substituind formula lui eer in formula legii -%ambert, obtinem formula ce exprima legea lui -%-eer, care caracterizeaza absorbtia luminii in solutii colorate de concentratii mici8 3d+3(e-x1d
,. oefcientul de transmisie optica si e-tinctia solutiei Raportul dintre intensitatea luminii care a trecut prin substanta sau solutia data si intensitatea luminii incidente se numeste coefcient de transmisie optic a substantei. ‘tau’ =
Id I 0
Lg.natural al marimii inverse coefcientului de transmisie optica se numeste extinctia substantei 1 ( ) D=ln tau
4.Scema si principiul de lucru a colorimetrului /otoelectric Solutia cercetata se toarna in cuva. Lumina de la sursa trecind prin fltru si cuva cade pe celula otovoltaica. La bornele celulei otovoltaice este unit
galvanometrul devierea acului caruia este proportionala cu marimea uxului de lumina care trece prin solutie. DESEN
5.0etoda /otocolorimetrica aplicatii in medicina. Analia spectrelor de absorbtie se aplica in medicina! de ex! la determinarea saturatiei singelui cu "# numita "$%&'("(')R%'. Aceasta metoda se baeaa pe variatia spectrului de absorbtie al singelui in unctia de saturatie lui cu "#. *e baa enomenului absorbtiei luminii s+a elaborat dierite metode otometrice de studiere a solutiilor colorate! in particular calorimetria de contraceptie care repr in ca particular al otometriei si se aplica la determinarea concentratiei solutiilor colorate. (etoda otocalorimetrica are o deosebita importanta in studierea microelementelor. ,u a-utorul calorimetrului otoelectric se poate determina concentratia microelementelor cu o exactitae cuprinsa in limitele /+0+/+1g2l
'ucrare de la!orator Nr 22 1.2adioctivitatea. 3ipuri de dizintegrari nucleare.2adiatiile nucleare.
;adioactivitatea este un fenomen rezultant din dezintegrarea radioactiva a atomilor sau mai bine zis nucleelor acestora. 2ste procesul prin care nucleul unui atom se transforma spontan in alta specie de nucleu atomic.%a dezintegrarea radioactiva exista doua tipuri de radiatii emise 8 a/ particule subatomice raze KalfaL, raze KbetaL, raze Kbeta L, neutroni/ b/ unde electromagnetice raze 4gama5/ *ezintegrarea KalfaL produce un nucleu al atomului cu un nr de ordine cu mai mic si numar de masa cu ) mai mic. *ezintegrarea 4eta5 produce un nucleu cu nr atomic cu mai mare si cu acelasi nr de masa. %a dezintegrarea eta are loc transformarea unui neutron intr-un proton si un electron.*ezintegrarea eta se produce cind nucleul are un exces de protoni in raport cu nr neutronilor, se produce un nucleu cu nr de ordine cu mai mic si acelasi nr de atomi. ;adiocactivitatea Nama nu prezinta o emisie de materie provenita din nucleu ci o emisie de energie sub forma de radiatie electromagnetica. $. Legea dezintegrarii radioactive. onstanta de dezintegreare. !erioada de inumatatire.
*ezintegrarea radioactiva este un fenomen spontan. 0e de alta parte este si un fenomen aliator 8 nu se poate prezice cind se va dezintegra un anumit nucleu nestabil. %egea statistica exprima dependenta numarului nucleelor nedezintegrate de timp 8 #t/+#(e-It. #(- nr initial de atomi radioactivi #t/ 6 nr de atomi radioactivi ramasi t- timpul scurs de la inceputul experimentului %ambda- constanta de dezintegrare caracteristica ecarei subst radioactive 3n locul constantei de dezintegrare adesea este folosita o marime numita perioada de injumatatire. 0entru a determina relatia dintre %ambda si T in expresia matematica a legii de dezintegrare substituim t prin T si #t/ prin #(> si obtinem 8 #(>+#(e-lambda?t. %egea dezintegrarii 8 #t/+ #(?-t>T. ,. Activitatea subst radioactive. Unitatile de masura. ondul radioactiv.
#r de dezintegrari intr-o unitatea de timp produse in sursa numita activitatea radioactiva. nitatea de masura a activitatii unei surse radioactive in S3 este O"P+ Q becQuerel/ . 9 unitate mai frecventa utilizata in practica ce corespunde activitatii unui gram de radiu este numit 1urie 1 i+=,& ? ((Q . "ctivitatea specica caracterizeaza concetratia subst radioactive in preparatul respectiv. Folosind notiunea de activitate radioactiva, legea de dezintegrare are expresii matematice analogice celor mentionate anterior "nT/+"(>n 4. 6etectoare de radiatii nucleare. ontrolul eiger( 0uller
*etectorul radiatii nucleare este un sistem care pune in evidenta particulele nucleare, pemite determinarea nr lor, precum si a unor caracteristici cum ar energia sau masa. *upa principiul de functionare detectoarele se impasrt in 8 a/ detectoare care se bazeaza pe fenomenul de ionozare in gaz. %a trecerea unei particule incarcate prin gazul detectorului se produc perechi 39#2%21T;9#3 colectate de doi electrozi la care se aplica o diferenta de potential. n astfel de detector este camera de ionizare. b/ detectoare care se bazeaza pe aparitia scintilatiilor. 2ste vorba de a acumula raditia emisa de atomi radioactivi si de a transforma in semnale electrice. c/ detectoare care se bazeaza pe fenomenul de formare de prechi electrongol in cristale semiconductoare. #r de perechi electro-gol este proportional cu energia particulei.
1ontorul Neiger-Muller este format dintr-un condensator cilindric inchis intr-un tub de sticla. "nodul este un r ft subtire, 1atodul este un cilindru metalic sau o pelicula metalica, depusa pe peretele interior al tubului. 2lectrozii sunt legati la o diferenta de potential de citeva sute de volti. *in cauza constructiei sale cimpul electric in vecinatatea anodului este foarte intens. %a trecerea particulei nucleare incarcate in gazul din interiorul contorului se produc perechi 3oni-2lectroni. Se formeaza o avalansa de 3oni si electroni. 3n circuit apare un curent de descarcare de scurta durata. 1urentul care trece prin circuit produce la bornele rezistorului o cadere de tensiune care este amplicata si inregistrata. "cesta este impulsul de tensiune. 5 6eterminare /ondului radioactiv si a activitatii unei substante radioactive utilizind instalatia (4.
3nstalatia de tip -) este confectionata din blocuri 8 blocul de baza si blocul contoarelor. locul de baza include dispozitivul pentru alimentarea contorului Neiger-Muller cu tensiune inalta si circuitele electronice, prevazute pentru numararea si inregistrarea impulsurilor. 0e panoul din fata sunt situate butoanele de comanda cu inscriptiile respective si comutatorul polaritatii. Tot pe acest panou pot citite indicatiile celor ' decatroane, ce servesc pentru inregistrarea impilsurilor. Fiecare decatron repr un tub cu descarcare in gaz.
