Вопрос 4. Применение дисперсии

Вопрос 3. Дисперсионный спектр

Как указывалось выше, дисперсионный спектр – это совокупность разноцветных полос.

Наиболее отчетливо дисперсионный спектр обнаруживается при преломлении света в веществе, имеющем клинообразную форму, например в призме.

На рис.3 показана дисперсия света в стеклянной призме.

рис.3

Так как стекло обладает нормальной дисперсией, то угол отклонения для фиолетового луча () больше, чем для красного (). Угол D между лучами, соответствующим крайним цветам дисперсионного спектра, называется углом дисперсии, от него зависит ширина спектра.

Из формулы угла отклонения, (где – преломляющий угол призмы) следует, что:

(5)

где - показатели преломления призмы для фиолетового и красного цветов. Разность обычно служит количественной характеристикой дисперсии света. Порядок расположения составных цветов в спектре призмы и в спектре дифракционной решетки различен.

В дифракционной решетке синус угла отклонения пропорционален длине волны.

В результате красные лучи, имеющие большую длину волны, отклонятся дифракционной решеткой сильнее, чем фиолетовые лучи. В призме же коэффициент преломления в прозрачных веществах падает с увеличением длины волны. Коэффициент преломления красных лучей меньше, чем фиолетовых, поэтому призма отклоняет их слабее, чем фиолетовые.

Подытожим различия:

1. Так как функция не линейная, то дисперсионный спектр не равномерный, он сжат в красной области и растянут в фиолетовой. Дифракционный спектр растянут равномерно во всех областях.

2. В дисперсионном спектре большее отклонение от первоначального направления испытывают фиолетовые лучи, в дифракционном – красные;

3. В дифракционном спектре наблюдается несколько порядков спектра, в дисперсионном – один порядок спектра.

Явление дисперсии лежит в основе устройства призменных спектральных приборов: спектроскопов и спектрографов, которые служат для получения и наблюдения спектров. Ход лучей в простейшем спектрографе показан на рис.4.

рис.4

Освещаемая источником света щель, помещенная в фокусе линзы коллиматора – К, посылает на эту линзу пучок расходящихся лучей, которые линза (коллиматорный объектив) обращает в пучок параллельных лучей.

Эти параллельные лучи, преломляясь в призме, распадаются на лучи света разного цвета (т.е. разной), которые собираются камерной линзой (камерным объективом) в ее фокальной плоскости и вместо одного изображения щели получается целый ряд изображений. Каждой частоте соответствует свое изображение. Совокупность этих изображений и представляет собой спектр. Спектр можно наблюдать через окуляр, используемой в качестве лупы. Такой прибор называют спектроскопом. Если нужно получить фотографию спектра, то фотопластинку помещают в фокальной плоскости камерного объектива. Прибор для фотографирования спектра называют спектрографом.

Дата добавления: 2014-01-07