Опис спектроскопа

В нашій лабораторії використовується найпростіший двотрубний (шкільний) спектроскоп. Цей спектроскоп (рис. 2) складається з таких частин:

1) тригранної призми Р, вміщеної на середині столика спектроскопа;

2) коліматора К, що має на одному кінці щілину, перед якою ставлять джерело світла S, а на другому кінці – збірну лінзу, в головному фокусі якої міститься освітлена щілина;

3)

зорової труби А, що складається з об’єктива – збірної лінзи L і окуляра-лупи L₂, мікрометричного гвинта, за допомогою якого можна індекс в полі зору (зроблений у вигляді трикутного вістря) переміщати і встановлювати проти тієї чи іншої лінії.

Відлік положення лінії робиться по шкалі гвинта: ціле число поділок по горизонтальній шкалі, по барабану – число 50-тих поділок рахувати не від корпуса, а від першої риски.

Світло, проходячи через щілину і попадаючи на збірну лінзу коліматора пучком розхідних променів, виходить з коліматора вже пучком паралельних променів (рис. 2). Проходячи через тригранну призму, промені розкладаються на складові частини: при цьому промені однакової довжини хвилі, вийшовши із призми, йдуть паралельно один до одного. Ці пучки паралельних променів: червоних, зелених, і т.д. – попадають в об’єктив зорової труби, який, збираючи їх у фокальній площині, дає ряд кольорових смужок (що являють собою зображені щілини коліматора, забарвлені в різні кольори). Одержаний спектр малого розміру розглядається за допомогою окуляра зорової труби.

Завдання:

1. Розглянути суцільний спектр сонця або від настільної лампи, зарисувати його.

2. Розглядаючи суцільний спектр перед щілиною коліматора вміщувати кольорові стекла (тримати їх у руці). Зарисувати видимі в цьому випадку спектри поглинання.

3. Розглянути спектр гелію. Для цього включити газоразрядну трубку з гелієм у електричну схему (рис. 3).

Записати положення 2-х ліній по шкалі гелію (яскравої червоної та жовтої). Зарисувати спектр гелію.

4. Розглянути спектр ртуті. Для цього включити ртутно-кварцеву лампу в міську мережу.

Записати положення 4-х добре видних ліній у спектрі ртуті по шкалі спектроскопа. Зарисувати спектр.

5. За спектром гелію та ртуті побудувати графік градуіровки спектроскопа. Цей графік виражає залежність довжини хвилі від поділок шкали спектроскопа, тобто .

Довжини хвиль для деяких ліній натрію, гелію, ртуті такі:

Назва елемента	Колір спектральної лінії	Довжина хвилі у нанометрах	Поділки шкали
Натрій	Жовта	590,0
Гелій	Червона (яскрава) Жовта Жовта	667,8 587,6 557,0
Ртуть	Зелена Синя Фіолетова	546,1 435,8 434,7
Неон	Червона Яскраво-червона Червоно-оранжева Оранжева Жовта Зелена Голуба	650,0 635,0 609,0 594,0 585,0 534,0 482,0

6. Спостерігати спектр водню за допомогою спектроскопа так само, як і гелію. Записати положення 3-х ліній водню по шкалі. Зарисувати спектр.

З градуіровочного графіка визначити довжини хвиль водневих ліній. Для кожної лінії обчислити постійну Рідберга за формулою (1), маючи на увазі, що для червоної лінії = 3, для зелено-голубої = 4, для синьої = 5. Обчислити середнє значення і похибки. Дані вимірювань і обчислень записати до таблиці:

Колір лінії	Поділка шкали	Довжина хвилі
Червона Зелено-голуба Синя

7. З формули 2 обчислити масу електрона, взявши значення з таблиці.

Таким чином, у звіті повинні бути:

1. Рисунки суцільного спектру, спектру поглинання кольоровими стеклами, лінійчастих спектрів, всі рисунки краще зробити однакового розміру, з відповідним розташуванням кольорів.

2. Графік градуювання спектроскопа.

3. Підрахована постійна Рідберга, маса електрона.

Контрольні питання

1. Яка будова і принцип дії призматичного спектрометра, спектрографа?

2. Які види спектрів випромінювання ви знаєте? В якому агрегатному стані поглинаючої речовини їх можна одержати?

3. Як пояснити поглинання і випромінювання світла окремими атомами? Чи співпадають при цьому довжини хвиль світла?

4. Що таке серія ліній в лінійчастих спектрах, і як пояснити походження цих серій?

5. Чому довжини хвиль світла, що випромінюються атомами даної речовини, співпадають з довжинами хвиль того світла, яке тими ж атомами поглинається?

6. Поясніть утворення кольорів “прозорих” тіл (фільтрів).