 |
|
Упражнение 1. Градуировка спектроскопа.
Оборудование: 1. Спектроскоп двухтрубный с микрометрическим винтом.
2. Спектральные трубки: с неоном, водородом, криптоном.
3. Штатив ученический с двумя муфтами, лапкой.
4. Источник тока высоковольтный «Разряд - 1».
5. Выпрямитель.
6. Соединительные провода.
Для фиксирования отдельных линий спектра в фокальной плоскости объектива зрительной трубы натянута тонкая нить, которую можно совместить любой из спектральных линий, поворачивая трубу на небольшой угол. Так как показатель преломления п есть функция длины световой волны (l), то угол преломления каждого луча данной длины волны, а, следовательно, и угол между коллиматором и зрительной трубой спектроскопа, когда нить наведена спектральную линию, есть также некоторая функция длины волны.
Характер этой функции определяется дисперсионной способностью призмы "Р", оптической силой трубы и устройством отсчетного приспособления, но зависит от источника света.
Определение вида функции производится графическим способом. Эти операция называется градуировкой спектроскопа. Производится это таким образом: берется источник свита, длины по спектральных линий которого известны, и помещается перед щелью коллиматорной трубы, а затем устанавливают визирную нить зрительной трубы первую линию и записывают показания отсчетного приспособления N1. Пот таким же образом совмещается нить с каждой из следующих линий, и записывают каждый раз показание отсчетного приспособления N1, N2 ...
По этим данным можно построить график функции N = f(l), откладывают по оси ординат N, а по оси абсцисс l (5).
Чтобы при помощи этого графика определить неизвестную длину световой волны, достаточно навести нить трубы на каждую из линий исследуемого спектра и отметить значение N для каждой линии. Отложив затем значение N на графике. можно определить l, соответствующее этому N.
ХОД РАБОТЫ
Спектральную трубку с неоном укрепляют на лапке штатива так, чтобы суженная часть ее была расположена вертикально на уровне коллиматора спектроскопа.
Собирают цепь из выпрямителя и высоковольтного выпрямителя ("Разряд-1"). К "Разряду" подключают спектральную трубку (рис.б). Включают ток в цепь. Щель коллиматора подводят вплотную к узкой части спектральной трубки. Спектроскоп устанавливают так, чтобы спектр был виден наиболее ярки. Передвижением окуляра зрительной трубы добиваются четкого изображения цветных линий спектра гелия, расположенных посередине поля зрения. Затем с помощью микрометрического винта перемещают зрительную трубу и определяют показания микрометра, когда неподвижный индекс (нить) совпадает с основными спектральными линиями.
Отсчет ведут начиная от красного конца спектра к фиолетовому. Подводить ту или иную линию спектра под нить следует всегда в одном и том же направлении (слева направо), чтобы исключить ошибки, могущие возникнуть засчет "люфта" у винта микроскопа.
При определении показаний следует иметь в виду, что головка микрометра у двухтрубного спектроскопа разделена на 50 частей при шаге винта в 1 мкм поэтому, чтобы выразить результаты в сотых долях миллиметра, показания головки микрометра приходится удваивать.
При перемещении спектра от красного края к фиолетовому будет нарушаться четкость изображения спектральных линий; ее надо восстановить слегка поворачивая штангу вокруг вертикальной оси. Результаты наблюдения записывают в нижеследующую таблицу:
По полученным данным (средним) значениям из нескольких измерений микрометром и соответствующим длинам волн, взятым из справочника, вычерчивают кривую зависимости между показаниями микрометра данного спектроскопа и длинами световых волн (рис.5), т.е. производят градуировку спектроскопа.
С этой целью на листе бумаги (миллиметровой) размерами 25х25 см наносят координаты и по оси ординат откладывают длины световых волн; за начале координат принимают l=0,4 мкм, а по оси абсцисс откладывают показания микрометра; за начало координат принимают минимальное показание микрометрического винта в целых миллиметрах.
При перемещении спектра от красного края к фиолетовому будет нарушаться четкость изображения спектральных линий; ее надо восстановить слегка поворачивая штангу вокруг вертикальной оси. Результаты наблюдения записывают в нижеследующую таблицу 1.
По точкам, полученным от пересечения координат, вычерчивают плавную кривую.
Таблица 1.
| Линии с спектре неона | Линии в спектре криптона | ||||||||
| Цвет линий | Длина волны, нм | Показания барабана монохроматора | Цвет линий | Длина волны, нм | Показания барабана монохроматора | ||||
| n1 | n2 | nср | n1 | n2 | nср | ||||
| Ярко - красная | 640,2 | Красная | |||||||
| Красно - оранжевая | 614,3 | Желтая | |||||||
| Оранжевая | 594,5 | Зеленая | |||||||
| Желтая | 585,3 | Синяя | |||||||
| Светло – зеленая | 576,5 | Фиолетовая | |||||||
| Зеленая | 540,0 | Фиолетовая | |||||||
| Зеленая | 503,1 | ||||||||
| Зеленая | 533,0 | ||||||||
| Сине - зеленая | 484,9 |
Упражнение 2. Определение длин световых волн спектральных линий водорода.
Трубка с неоном в предыдущей установке заменяется трубкой с водородом и описанными выше приемами определяют показания микрометра для основных. линий нового линейчатого спектра. Результаты измерений помещают в таблицу.
Записав, результаты измерений и найдя среднее значение из этих результатов, наносят их на график кривой, построенной ранее по неону.
Показания микрометра откладывают по оси абсцисс (рис.5), а по оси ординат определяют соответствующие им длины волн наблюдаемых линий.
Полученные опытным путем результаты длин волн в сопоставлении с данными, взятыми из справочника физических величин, должны быть близко между собой.
Затем наблюдают спектр гелия и производят измерения, данные опыте записывают в таблицу. Средние результаты измерений наносят на график кривой построенной ранее.
Таблица 2.
| Линия в спектре водорода | Показания барабана спектроскопа | l по графику, нм | ||
| n1 | n2 | nср | ||
| a (кpacнaя) | ||||
| b (cиняя) | ||||
| g (фиoлeтoвaя) |