Градуировка монохроматора ум-2

ОБОРУДОВАНИЕ: спектроскоп, выпрямитель ВСШ-6, набор спектральных трубок.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: построение градуировочной кривой спектроскопа, определение длин волн спектральных линий водорода и аргона.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ РАБОТЫ

При электрическом или тепловом возбуждении атомы или молекулы различных сплавов способны излучать электромагнитные волны. Спектры излучения состоят из отдельных спектральных линий, которые закономерно могут быть объединены в серии. Сериальность атомных спектров впервые была открыта на атомах водорода.

Поглощают и излучают свет в атомах электроны, которые, согласно квантовой механике, могут изменять свою энергию только дискретно. При переходе электрона с более высокого энергетического уровня на нижний, атом получает волну строго определенной частоты. (h×n = E¢¢ -E ¢)

Для атомарного водорода частота излучения света определяется из формулы:

где k - постоянная Ридберга,

n, m - целые числа,

h - постоянная Планка.

При переходе электронов на самый нижний уровень с более высоких излучается набор спектральных линий, объединенных в серию Лаймана.

При переходе со второго энергетического уровня на более высокие поглощается серия спектральных линий - серия Бальмера и т.д. В настоящее время известны пять серий:

Лаймана (m = 1, n = 2, 3, 4...)

Бальмера (m = 2, n = 3, 4, 5...)

Пашена (m = 3, n = 4, 5, 6...)

Брекета (m = 4, n = 5, 6, 7...)

Прундта (m = 5, n = 6, 7, 8...)

Спектры излучения атомов называют ли н е й ч а т ы м и. Спектры излучения молекул более сплошные, т.к. молекулы состоят из атомов. Атомы и молекулы взаимодействуют, поэтому молекулярный спектр есть не просто наложение атомных. При взаимодействии атомов внешние энергетические оболочки электронов расщепляются. В спектрах вместо отдельных линий наблюдаются целые группы близкостоящих линий, называемых полосами. Поэтому молекулярные спектры называются полосатыми.

Зависимость коэффициента преломления света от длины волны называется д и с п е р с и е й.

ОПТИЧЕСКАЯ СХЕМА МОНОХРОМАТОРА УМ-2

Монохроматор – это один из видов спектральных приборов, предназначенный для разложения излучения в спектр с целью последующего определения физической природы источника этого излучения. Для этого спектр должен быть «растянут» настолько, чтобы в нем не перекрывались узкие участки (линии) спектра. Количество, положение и относительные интенсивности этих лини строго индивидуальны и характерны для каждого вещества.

В настоящей работе изучается монохроматор УМ2 (универсальный монохроматор, модель 2), предназначенный для спектральных исследований видимого и, частично, инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Разложение света здесь осуществляется на основе явления дисперсии. Диспергирующим элементом в нем является стеклянная призма Аббе.

Оптическая схема монохроматора показана на рис. 2. Здесь: 1 - исследуемый источник света; 2 - конденсорная линза, предназначенная для увеличения яркости освещения щели. Ширина входной щели 3 регулируется микрометрическим винтом 4. Объектив 5 формирует параллельный пучок света и направляет его на переднюю грань призмы. Точная настройка (подвижка) этого объектива производится при помощи микрометрического винта 6. Призма Аббе 7 установлена на столике 9, который приводится во вращение барабаном 8. При помощи объектива 10 зрительной трубы изображение входной щели монохроматора формируется вблизи фокальной плоскости окуляра 12. В этой же плоскости помещен визир 11 – острие иглы. Это позволяет при визуальном наблюдении через окуляр одновременно видеть резкие изображения входной щели (вертикальные полоски света) и визира. Когда столик 9, на котором укреплена призма 7, барабаном 8 поворачивается относительно вертикальной оси, спектр также поворачивается, перемещаясь горизонтально, и в поле зрения окуляра попадают разные участки спектра.

ХОД РАБОТЫ