Изучение устройства и градуировка универсального монохроматора

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:              Изучение принципов получения монохроматического света и устройства монохроматора.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Монохроматор УМ-2, газоразрядные

трубки, источник питания, таблицы длин золи, атлас спектра Солнца.

1. Теоретические сведения:

Спектральные приборы осуществляют разложение из­лучения в спектр, разделяя пространственно лучи разных длим волн.

Как и любой спектральный прибор, монохроматор состоит из коллиматора, диспергирующего элемента и камеры. В отличие от спектрографа, в камере монохроматора выходной щелью выделяется небольшой участок длин волн , и чем меньшее , тем выше в первом приближении, монохроматизация. Но вообще целесообразно использование входной и выходной щелей нормальной ширины. К сожалению, за счет рассеяния света в оптике, кроме выделяемого выходной щелью участка спектра, образуемого объективом, и камеры, на выход монохроматора попадает так же излучение других длин волн, в том числе далеких от номинально выделяемых. Кроме того, изображение линий в спектре, полу­ченном на призменном приборе искривленное (причем кривизна различна у разных длин волн). Выходная же щель либо вообще прямолинейна, либо имеет некоторую среднюю кривизну. Это также является источником фактического уширения . Поэтому, в случае необходимости получения высокой степени монохроматизации, применяют двойную монохроматизацию.

Для возможности получения монохроматического света в разных участках спектра в монохроматорах обычно используют призмы постоянно­го отклонения. Сканирование, при этом, осуществляется поворотом призмы вокруг оси, перпендикулярной главному сечению призмы.

Оптическая схема монохроматора УМ - 2 изображена на рис. 1,

Более подробное описание приводится в паспорте прибора. Для поворота призмы ис­пользуется барабан со спиральной нарезкой для удлинения отсчетной шкалы.

При повороте барабана на одно деление (2°) призменная система поворачивается приближенно на угол равный 20".    Источниками света, используемыми в этой работе является газораз­рядные трубки и спектр дневного неба. Нормальная ширина вдали опреде­ляется соотношением:

где - длина волны,

    D - диаметр (действующий)

    f - фокусное расстояние объектива

                                                                    (коллиматора камеры).

2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ:

А. Градуирование шкалы барабана.

1. По формуле (1) вычислить нормальную ширину щелей для длин волн указанных преподавателем.

2. Регулируя положение осветительной системы добиться полного осве­щения входной щели монохроматора.

3. Поворачивая барабан просмотреть через окуляр весь спектр от фиоле­товых до красных лучей.

4. Поворачивая барабан в «положительном» направлении, произвести наведение на линии с известной длиной волны и снять отсчет делений барабана. Данные свести в таблицу (для 10 - 15 линий).

5. Повторить операции п. 4 и вычислить средние значения отсчетов для каждой спектральной линии.

6. На миллиметровой бумаге в подходящем масштабе построить гравировочный график. Необходимо, чтобы по графику можно было четко опре­делить длину волны срочностью до 10⁰. Кривую провести по лекалу.

Б. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕСПЕРСИИ

1. Исходя из соответствия 2⁰ на барабане дают поворот призмы на  и длин волн. Найти угловую дисперсию . Найти так же обратную дисперсию .

2. Используя значение фокусного расстояния камеры и обратную диспер­сию вычислить линейную дисперсию.