Устройстве монохроматора

Призменный монохроматор-спектроскоп УМ-2 предназначен для спектральных исследований в диапазоне длил воля от 3800 до 10000 Å (1 Å = 10^{– 10} м).

Рассмотрим принцип действия простейшего спектрального прибора о призмой, схема которого изображена на рис. 1.

Через узкую щель S, расположенную в главной фокальной плоскости линза L₁, на последнюю падает узкий пучок белого света, который на выходе из линзы всегда будет параллельным. Такие устройства, назначение которых давать параллельный пучок света, называются коллиматорами.

Если щель параллельна основанию призмы P, после преломления в ней пучки света разных длин волн фокусируются линзой L₂ в ее фокальной плоскости MN,где получается ряд монохроматических (цветных) изображений щели S. Наибольшую длину волны и наименьший показатель преломления имеет красный свет, поэтому красные лучи отклоняются призмой меньше других. Рядом с ними будут лучи оранжевого, потом желтого, далее зеленого, голубого, синегои,наконец, фиолетового цвета. Происходит разложение падающего на призму сложного белого света на монохроматические составляющие, т.е. получается сплошной спектр.

В сплошном спектре представлены все цвета (длины волн), причем переход от одного цвета к другому совершается постепенно и непрерывно.

При излучении источником света волн определенных длин

изображения входной щели окажутся пространственно разделенными, в результате чего получается линейчатый спектр, состоящий из ряда резко очерченных цветных линий, отделенных друг от друга широкими темными промежутками.

Универсальный монохроматор-спектрометр УМ-2 представляет собой сложный оптический прибор, предназначенный для различных спектральных исследований и решения ряда аналитических задач. Принципиально его оптическая схема не отличается от схемы, изображенной на рис.1. Внешний вид монохроматора УМ-2 приведен на рис.2. Основные части монохроматора - коллиматор 1, призменный столик с поворотныммеханизмом 2 и выходная зрительная труба 3.

Коллиматор. Входная щель 4 снабжена микрометрическим винтом 5, который позволяет открывать щель на нужную ширину. На входную щель надета насадка с объективом 6, в фокальной плоскости которого установлены ножи входной щели. Ввиду того, что фокусное расстояние объектива для каждой длины волны различно, предусмотрена возможность фокусировки объектива. Фокусировочное движение объектива производится маховичком 7.

В трубе коллиматора имеется окно с миллиметровой шкалой 8 и нониусом 9, по которым определяется положение объектива.

Шкала фокусировки может освещаться лампочкой. Между щелью и объективом помещен затвор, с помощью которого можно закрывать доступ света в прибор. Движение затвора управляется рукояткой 10. Призменный столик с поворотным механизмом. Поворотный столик с призмой 2 вращается вокруг вертикальной оси при помощи микрометрического винта с отсчетным барабаном 11. На барабане нанесена винтовая дорожка с градусными делениями. Вдоль дорожки скользит указатель поворота барабана 12. При вращении барабана призма поворачивается и в поле зрения зрительной трубы можно наблюдать различные участки спектра,

Выходная зрительная труба. Лучи света, пройдя диспергирующую призму, попадают в объектив выходной трубы монохроматора, который собирает их в своей фокальной плоскости и дает изображение входной щели. Изображение спектра рассматривается через окуляр 13. В фокальной плоскости окуляра зрительной трубы имеется указатель, который можно перемещать в горизонтальном направлении вращением маховичка 14. Фокусировка окуляра на отчетливую видимость указателя и спектральных линий производится с помощью маховичка 15. Указатель освещается лампочкой через сменные светофильтры 16. В этом случае монохроматор работает как спектроскоп.

В случае необходимости окуляр может быть заменен выходной щелью, пропускающей одну ир линий спектра, и тогда прибор служит монохроматором. В данной работе выходная щель не применяется.

На основании монохроматора расположены тумблеры 17 для включения лампочек осветителей шкал прибора и указателя спектральных линий. Яркость освещения указателя регулируется реостатом 18, а цвет острия указателя меняется поворотом барабана со светофильтрами, расположенного над окуляром.

Монохроматор скреплен с оптической скамьей 19, на которой располагается необходимые для выполнения работы источники света и другие принадлежности.