Указания к выполнению работы

Задание

1. Произвести градуировку шкалы поворота диспергирующего элемента монохроматора, используя в качестве нормалей линии ртутного спектра.

2. Измерить линейную дисперсию монохроматора.

3. По данным измерений построить градуировочные графики монохроматора N =f(l) и N =f(s) и график линейной дисперсии монохроматора D_l =f(l).

4. Оценить погрешность определения линейной дисперсии и составить отчет по работе.

 

В

7

3 2 1

6

5

 

Рис. 2. Схема установки для градуировки монохроматора в видимом диапазоне

Блок питания. 2 – источник линейчатого спектра (ртутная лампа ПРК – 2). 3 – конденсор. 4 – монохроматор. 5 – микроскоп. 6 – шкала механизма поворота диспергирующей системы. 7 – ручка фокусировки наблюдаемого спектра.

Указания к выполнению работы

1. Включить блок питания ртутной лампы в сеть. Ртутная лампа заключена в защитный кожух со стеклянным окном. Открытую лампу использовать запрещается.

2. Собрать схему установки (рис. 2). Установить перед входной щелью монохроматора конденсор и ртутную лампу и, перемещая их друг относительно друга, получить на ножах входной щели резкое изображение тела свечения лампы. Установить перед выходной щелью измерительный микроскоп МИР-1 и сфокусировать его на резкое изображение ножей выходной щели. Поперечной подвижкой микроскопа добиться, чтобы перекрестие его сетки находилось посередине между ножами выходной щели.

3. Установить ширину входной щели» 0.05 мм, широко раскрыть выходную щель монохроматора и, вращая барабанчик механизма поворота диспергирующей системы, вывести на нее желтую область спектра. Уменьшая ширину входной щели добиться раздельного наблюдения в поле зрения микроскопа двух самых ярких желтых линий (5770 А и 5791А). В монохроматорах с линзовой оптикой (например, УМ-2) из-за хроматических аберраций объективов монохроматора для более резкого наблюдения изображений спектральных линий необходимо производить подфокусировку спектра (винтом 7 на рис.2).

4. Наблюдать спектр ртутной лампы, перемещая его относительно ножей выходной щели вращением барабанчика механизма поворота диспергирующей системы, и произвести его отождествление со спектром нормалей, приведенным в таблице, расположенной рядом с монохроматором.

5. При градуировке монохроматора для каждой линии снимать отсчет по шкале механизма поворота диспергирующей системы в тот момент, когда ее изображение совпадет с перекрестием сетки микроскопа (не менее трех). Для исключения мертвого хода механизма поворота диспергирующей системы, изображения спектральных линий подводить к перекрестию сетки микроскопа с одной стороны.

6. Для измерения линейной дисперсии установить в микроскоп вместо окуляра винтовой окулярный микрометр. При длине тубуса микроскопа 160 мм и увеличении объектива 3.7 крат цена деления шкалы микрометра равна 2.2 мкм.

7. Измерить расстояния между линиями, указанными в таблице (около монохроматора) и вычислить линейную дисперсию D_l = D l /Dl, где D l – расстояние в мм в спектре между линиями с длинами волн l₁ и l₂, Dl=l₂ – l₁. Измерения провести не менее трех раз для каждого расстояния.

Литература

1. Прикладная физическая оптика: Учебн. пособие/ В.А.Москалев, И.М.Нагибина и др.; Под общ. ред. В.А.Москалева – СПб.: Политехника, 1995 – с. 420 – 427, 479 –482.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое спектр? Перечислите способы получения спектра.

2. Для чего предназначены монохроматоры? Принципиальная схема монохроматора и назначение её элементов.

3. Перечислите основные характеристики монохроматора, и что они определяют?

4. Что понимают под градуировкой монохроматора? Перечислите методы градуировки и прокомментируйте их.

5. Поясните сущность интерференционно – графического метода градуировки.

6. Приведите схему установки и объясните назначение её элементов.

7. Рассчитать толщину воздушной кюветы для градуировки монохроматора интерференционно – графическим методом для области спектра 4358 – 5461 Å, позволяющую наблюдать 20 интерференционных полос. Рассчитать минимальную и максимальную ширину интерференционной полосы в длинах волн.