Разпределение на енергията в спектъра - Спектър на атома на хелий
Нито един от източниците не дава монохроматична светлина, тоест светлина със строго определена дължина на вълната. В това ни убеждават опитите за разлагане на светлината в спектър с помощта на призма, както и опитите за интерференция и дифракция.
Енергията, която светлината от източника носи със себе си, се разпределя по определен начин върху вълните с всички дължини на вълната, които образуват светлинния лъч. Можем също да кажем, че енергията се разпределя по честоти, тъй като има проста връзка между дължината на вълната и честотата: hx \u003d c.
Плътността или интензитетът на потока на електромагнитното излъчване се определя от енергията DW, която се приписва на всички честоти. За да се характеризира разпределението на радиацията по честоти, е необходимо да се въведе нова стойност: интензитетът на единица честотен интервал. Тази стойност се нарича спектрална плътност на интензитета на излъчване.
Спектралната плътност на радиационния поток може да се намери експериментално. За да направим това, използвайки призма, трябва да получим спектъра на излъчване, например на електрическа дъга, и да измерим плътността на радиационния поток, попадаща в малки спектрални интервали с ширина Ax.
Не можете да разчитате на окото, когато оценявате разпределението на енергията. Окото има селективна чувствителност към светлина: максимумът на неговата чувствителност се намира в жълто-зелената област на спектъра. Най-добре е да се възползвате от свойството на черното тяло да поглъща почти напълно светлина от всички дължини на вълната. В този случай енергията на излъчване (т.е. светлина) причинява нагряване на тялото. Следователно е достатъчно да се измери телесната температура и по нея да се прецени количеството енергия, погълната за единица време.
Обикновеният термометър е твърде чувствителен, за да се използва успешно в такива експерименти. Необходими са по-чувствителни уреди за измерване на температурата. Може да се вземеелектрически термометър, в който чувствителният елемент е направен под формата на тънка метална плоча. Тази плоча трябва да бъде покрита с тънък слой сажди, който почти напълно абсорбира светлина с всякаква дължина на вълната.
Топлочувствителната пластина на инструмента трябва да се постави на едно или друго място в спектъра. Целият видим спектър с дължина l от червено до виолетово съответства на честотния интервал от xcr до xf. Ширината съответства на малък интервал Ax. Чрез нагряване на черната пластина на устройството може да се прецени плътността на радиационния поток за честотен интервал Ax. Премествайки плочата по спектъра, откриваме, че по-голямата част от енергията е в червената част на спектъра, а не в жълто-зеленото, както изглежда на окото.
Въз основа на резултатите от тези експерименти е възможно да се начертае зависимостта на спектралната плътност на интензитета на излъчване от честотата. Спектралната плътност на интензитета на излъчване се определя от температурата на плочата, а честотата не е трудна за намиране, ако устройството, използвано за разлагане на светлината, е калибрирано, т.е. ако се знае на каква честота отговаря дадения участък от спектъра.
Начертавайки по абсцисната ос стойностите на честотите, съответстващи на средните точки на интервалите Ax, и по ординатната ос спектралната плътност на интензитета на излъчване, получаваме поредица от точки, през които може да се начертае гладка крива. Тази крива дава визуално представяне на разпределението на енергията и видимата част от спектъра на електрическа дъга.