Светодиоды почти повсеместно вытеснели газоразрядные источники света. Теперь даже "неоновые" рекламы - светодиодные. Так что для экспериментов использовались готовые разрядные "спектральные" трубки для демонстрационных опытов по физике.
Для зажигания спектральных трубок нужно высокое напряжение (порядка 3 кВ) с ограничением тока через трубки (чтобы их не испортить), для чего использовался самодельный умный источник высокого напряжения. Его возможности по перестройке частоты можно использовать для получения страт в разрядах, а возможности построения графиков токов и напряжений - для изучения особенностей ионизации в плазме.
Для съёмки спектров использовался дешевый спектроскоп с esp32-cam. Конечно, можно просто визуально наблюдать характерные спектры и цвета свечения химических элементов в спектральных трубках.
Цвет свечения He бело-желтый, у электродов розоватый.
Визуально на спектре He самая сильная линия - желтая (587.562 нм), послабее зелёно-голубая (бирюзовая) на 504.774 нм и синяя (447.148 нм). Ещё есть две красных (667.815 и 706.519 нм) и голубая (492.193 нм). Т.е. спектр He не самый простой, но хаоса линий нет, все просматриваются хорошо. Вот эталонный спектр, а вот фотография спектра на esp32-cam (подробнее про получение фотографий спектра):
Цвет свечения Ne красно-оранжевый.
В спектре Ne много красных, оранжевых и желтых линий, также есть зеленые. К сожалению, для съёмки спектра Ne не достаточное разрешение у камеры и на фото отдельные линии сливаются:
Цвет свечения Ar сине-фиолетовый, свечение не яркое. Попытки повысить яркость увеличением подводимой мощности приводят к распылению электродов!
Визуально спектр Ar какой-то невразумительный, что-то разглядеть можно с трудом, и съёмка на камеру показывает почему: основное излучение идёт в ИК-диапазоне, в видимой части можно углядеть синие, зеленые и красные линии.
Цвет свечения Kr белый с легкой синевой.
На спектре Kr визуально хорошо видны желтая (587 нм) и зеленая (557 нм) линии. Если посмотреть на яркое катодное пятно (а шнур разряда не желает заходить внутрь электрода, как ему положено), то в спектре видно много линий, синих и красных. Ну и съёмка камерой показывает наличие сильных ИК-линий.
Цвет свечения Xe в тлеющем разряде какой-то грязный (но может виноват производитель - китайский неон вообще светится белым), ближе к электродам голубоватый. Поперечный ВЧ-разряд ~30 МГц в ампуле Xe:
Цвет свечения Hg сине-зеленый. В толстых частях трубки разряд любит образовывать забавные структуры - шнуроваться или наоборот образовывать "ёлочки".
Спектр Hg очень характерный: очень яркая зеленая линия (546.1 нм), также видны яркая синяя (435.8 нм) и фиолетовая (404.7 нм). Из-за недостаточного разрешения камеры набор жёлтых линий (577 и 579 нм) виден в виде одной полосы. Важнейшие УФ-линии ("черный" свет ~365 нм) увы не видны в самодельный спектроскоп, зато в него различимы линии 690.8 нм, 763.5 нм и даже 1014 нм.
Весьма примечательная у ртути и вольт-амперная характеристика разряда, которую позволяет оценить умный источник высокого напряжения:
Цвет свечения N2 фиолетовый.
Спектр свечения молекулярного N2 радикально отличается от рассмотренный ранее атомных спектров: видно несколько полос со сложной внутренней структурой (к сожалению съёмка не передаёт структуру полос).
Цвет свечения H красный тусклый (не смотря на немалую подводимую мощность).
В спектре хорошо видна красная (656.3 нм) и голубовато-зеленая линии (486.1 нм) из серии Бальмера. Следующих линий серии не видно, возможно не хватает яркости. При накоплении камерой слегка проглядывает линия 434.0 нм.
Источнику высокого напряжения с трудом удаётся зажечь водород, а ток через трубку сильно не симметричный, хотя средняя мощность вполне на уровне других трубок:
Положительный столб разряда зачастую тяготеет к распадению на отдельные части - страты с разной яркостью. Особенно легко удавалось получать страты с маленькими спектральными трубками, при этом для съёмки неподвижных страт использовалась ручная настройка частоты генератора высокого напряжения.
Страты в гелии по неведомой причине образовали структуру точка-тире:
Страты в неоне в виде тире:
Мощные страты в криптоне:
Страты в аргоне Ar в широкой части трубки (тут частота питания около 30 МГц):
Страты в начале трубки ГШ-11:
Ваши комментарии можно добавить тут.