Назначение и устройство спектрального прибора УМ-2

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 12Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Явление дисперсии ответственно за разложение белого света в спектр при прохождении его через стеклянную призму. Именно это ис-пользуется в монохроматоре.

Монохроматор УМ-2 выделяет монохроматические участки спектра в видимой и ближней инфракрасной областях в интервале 3800…100000 Å, поэтому его используют для различных спектральных исследований.

Оптическая схема монохроматора изображена на рис. 10.1.

Свет от источника 1 проходит конденсоры 2 и 3, входную щель мо-нохроматора 4, объектив коллиматора 5 и падает параллельным пучком на диспергирующую призму 6. Под углом 90⁰ к падающему пучку света распо-ложена выходная труба монохроматора. Световые лучи, прошедшие че-рез диспергирующую призму, попадают в объектив 7, который собирает их в плоскости выходной щели 8. Поворачивая призму, установленную на сто-лике, на разные углы относительно падающего света, получают в выходной щели свет с различной длиной волны.

Таким образом, монохроматор состоит из коллиматора 11 (рис. 10.2), диспергирующей призмы на столике с поворотным механизмом 12 (закрыт кожухом) и выходной трубы 13.

Коллиматор состоит из щели и объектива. Ширина раскрытия щели от 0 до 4 мм может регулироваться винтом 14, цена деления на барабане равна 0,01 мм. Ножи входной щели установлены в фокальной плоскости объек-тива коллиматора.

На барабане длин волн 19 поворотного механизма диспергирующей призмы нанесены относительные деления.

Рис. 10.1

В фокальной плоскости окуляра смотровой трубы есть указатель 9. Спектральная линия, подведенная к указателю, должна попадать в вы-ходную щель коллиматора, установленного вместо смотровой трубы. При подведении спектральной линии к указателю можно опередить ее длину волны по показаниям на барабане 19.

В монохроматоре УМ-2 в качестве диспергирующего элемента ис-пользуют призму постоянного отклонения. Эта призма склеена из трех прямоугольных призм (рис. 10.3): одной равнобедренной с углами 45⁰и двух с острыми углами 30⁰ и 60⁰. Крайние призмы изготовлены из стекла с большой дисперсией и большим показателем преломления (тяжелый флинт – ГТЗ), средняя призма – из крона. Луч S после преломления в точ-ке M в 30-градусной призме под минимальным углом отклонения падает на катет AB средней 45-градусной призмы (не преломляясь), отражается от ее гипотенузы AC под прямым углом на грань BC другой 30-градусной призмы и выходит из нее, преломляясь на другой грани в точке N. Поэто-му лучи S и S’ перпендикулярны друг другу. Средняя 45-градусная призма используется как зеркало и никакого значения для дисперсии светового лу-ча не имеет. Такая призма эквивалентна симметричной трехгранной призме с преломляющим углом 60⁰.

Рис. 10.2

При вращении призмы вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка, в направлении NS' будут выходить лу-чи с разной длиной волны. Направле-ние выходящих лу-чей всегда перпен-дикулярно направ-лению входящих. Таким образом, коллиматор и смот-ровая труба оста-ются неподвижны-ми, а спектральные

линии перемещаются в поле зрения окуляра. Положение спектральной линии относительно указателя в окуляре определяют по углу поворота призмы. Угол поворота призмы фиксируется на барабане длин волн 19 (см. рис. 10.2) в делениях.

В качестве источников света в работе используют ртутную лампу ДРШ, которую подключают к источнику питания, и неоновую лампу МН-5, которую включают непосредственно в сеть.

Ртутную и неоновую лампы в металлических кожухах устанавливают на оптической скамье. Следует иметь в виду, что ртутная лампа излучает мощный поток ультрафиолетовых лучей. Наблюдать свечение лампы без фильтра или защитных очков нельзя. Во время работы в лампе возникает давление паров ртути до 30 атм, поэтому обращаться с ней надо осто-рожно.

Источник света 1 проецируется на щель монохроматора с помощью конденсора 2 (см. рис. 10.1).

Задание 1. Градуировка монохроматора УМ-2

Градуировка монохроматора, как правило, проводится по нескольким спектральным линиям ртути и неона. Начинать градуировку лучше со спектра ртути, так как небольшое количество линий распределено по всему спектру. Значения длин волн спектра ртути и неона в видимой области приведены в табл. 10.1, а спектры показаны на рис. 10.4.

Порядок выполнения задания 1

1. Установить ртутную лампу на оптической скамье и закрепить ее на расстоянии ~ 450 мм от плоскости входной щели монохроматора.

2. Поставить конденсор на оптической скамье так, чтобы расстояние от его передней плоскости до лампы равнялось ~130 мм.

3. Подключить шнур лампочки к соответствующему гнезду пульта, включить тумблеры «Сеть», «Лампа ДРШ» и несколько раз нажать кнопку «Пуск», пока лампа не загорится.

4. Отцентрировать источник света и конденсор так, чтобы входная щель была равномерно освещена. Ширина щели должна быть 0,01…0,02 мм. Проверить видимость спектра.

5. Установить с помощью маховика 15 нужное положение объектива коллиматора и изменять его в зависимости от длины волны. Данные для установки объектива коллиматора взять из таблицы на установке. При правильной установке объектива коллиматора и указателя спектральные линии, т.е. изображения входной щели прибора, лежат в одной плоскости

с указателем и видны одинаково четко.

6. Поворачивая барабан длин волн 19, просмотреть все линии спектра, убедиться в том, что все линии видны четко и не являются слишком широ-кими, а после этого приступить к градуировке.

7. Указатель смотровой трубы совмещать последовательно со всеми видимыми спектральными линиями ртути, сделать отсчеты по барабану монохроматора и занести их в таблицу.

8. Построить график = f(z), где z – деления барабана. Соответствую-щие им значения длин волн взять из табл. 10.1.

Таблица 10.1

9. Аналогично сделать измерения спектральных линий неона, по-ставив на оптическую скамью лампу МН-5 и подключив ее к пульту пита-ния. Поскольку спектр неона богат на линии в красном участке спектра, то данные о спектре неона используют для уточнения градуировки графика в этой области спектра.

Критерием правильности градуировки кривой есть отсутствие изло-мов и перегибов.

Задание 2. Определение основных характеристик спектрального прибора

Основными

и линейная (D =

^dl = FD)дисперсии,а также разрешающая способность dλ

R= ^λ. Вместо линейной дисперсии на практике используют обратную

Δλ

величину ^dλ, Å/мм. Обратная линейная дисперсия показывает, какой dl

Лабораторная работа № 3-11

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов