Описание лабораторной установки. Для изучения спектров используются различные спектральные приборы, основной частью которых являются монохроматоры

Для изучения спектров используются различные спектральные приборы, основной частью которых являются монохроматоры. Они выделяют из спектра сложного излучения узкие спектральные участки, т.е. дают свет практически одной и той же длины волны (монохроматический свет). Принципиальная схема монохроматора показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2

Свет от источ­ника 1 падает на узкую щель 2, которая помещается в фокальной плоскости линзы 3. Щель 2 и линза 3 образуют коллиматор, т.е. оптическое устройство, дающее параллельные пучки света. Далее они падают на трехгранную призму 4 (обычно в монохроматорах используются комбинации призм). Из-за дисперсии - зависимости показателя преломления вещества (стекла призмы) от длины волны электромагнитного излучения - лучи разных длин волн преломляются неодинаково. Поэтому параллельные световые пучки, соответствующие различным длинам волн, оставаясь параллельными, будут идти после призмы под различными углами друг к другу (на рис. 5.2 показаны только два пучка). На пути этих световых лучей стоит линза 5, в фокальной плоскости которой помещен экран 6. Если источник излучает несколько определенных длин волн, то на экране получается соответствующее количество линий на некоторых расстояниях друг от друга (линейчатый спектр). Если же спектр источника сплошной, то на экране образуется окрашенная полоса.

В центре поля зрения находится указатель, с которым совмещаются спектральные линии. Если поворачивать призму 4 вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка, то спектр в поле зрения будет смещаться. Таким образом, можно просмотреть весь спектр излучения.

На рис. 5.3 представлена установка, которая состоит из лампы 1 и монохроматора УМ-2. Свет от источника 1 (ртутная или водородная лампа) падает на входную щель коллиматора, ширина которой может регулироваться микровинтом 3. Поворот призмы осуществляется с помощью барабана 5 с указателем 6. При повороте барабана указатель 6 скользит по спиральной канавке, на которую нанесены деления в градусах. Ввиду того, что фокусное расстояние объектива для каждой длины волны изменяется, предусмотрена фокусировка объектива. В корпусе коллиматора имеется окошко с миллиметровой шкалой и нониусом 4. Фокусировка объектива производится вращением маховичка 2.

Лучи света, пройдя диспергирующую призму, попадают в объектив трубы монохроматора, который собирает их в фокусе окуляра. На конце зрительной трубы находится накатанное кольцо 7 для получения резкого изображения указателя и спектральных линий.

Рис. 5.3

Чтобы использовать монохроматор для изучения спектров, необходимо его проградуировать, т.е. поставить длины волн эталонных спектральных линий в соответствие делениям на барабане. В качестве эталонного спектра в работе используется спектр ртути, состоящий из большого числа ярких линий, длины волн которых тщательно измерены заранее.