Градуировка монохроматора УМ-2

Порядок проведения эксперимента

Приемно-регистрирующие устройства

В фокальной плоскости объектива (6) камеры получается спектр, доступный измерению данным прибором. Если с этой плоскостью совместить эмульсию фотопластинки и включить источник света, то после проявления на пластинке появится в виде темных линий сразу весь участок спектра. Приборы подобного типа именуются спектрографами.

Можно поступить иначе: на пересечении оптической оси прибора с фокальной плоскостью объектива установить вторую щель (выходную), параллельную входной. Выходная щель при соответствующей ширине вырежет из всего спектра только одну спектральную линию. Такие приборы называют монохроматорами. С их помощью также можно изучить весь спектр, но для этого необходимо поворачивать диспергирующий элемент. Тогда через выходную щель последовательно пройдут все линии спектра. Если теперь поставить за щелью фотоприемник с усилителем (например, фотодиод или фотоэлектронный умножитель), а призму вращать автоматически, то можно записать весь спектр в виде максимумов интенсивности фотосигнала, расположенных в определенном порядке (рис. 4, б).

В последнее время в качестве фоторегистратора используются специальные матрицы и линейки фоточувствительных элементов (ПЗС–матрицы и ПЗС–линейки; ПЗС – прибор с зарядовой связью) формирующие сигнал в телевизионном формате. В сочетании со специальной платой ввода изображений и компьютером такие устройства позволяют получать в цифровом виде информацию о распределении интенсивности в спектре излучения. Фотоэлектрическая запись спектра имеет то преимущество, что на графике одновременно регистрируются длины волн, относительные интенсивности и форма спектральных линий.

В простейшем случае за фокальной плоскостью объектива можно поставить окуляр зрительной трубы и наблюдать спектр визуально. Приборы такого типа называются спектроскопами.

Упражнение 1

В настоящей лабораторной работе в качестве спектрометра используется универсальный монохроматор УМ-2 описание, которого приведено в Приложении 3.

Прежде чем приступить к изучению спектров различных источников, монохроматор нужно проградуировать, т.е. определить длины волн, соответствующие делениям шкалы барабана 6 на рис.9 в Приложении 3. Для этого используется источник с известным спектром. В работе применяется спектр ртути.

На рельсе вблизи входной щели УМ-2 установить кожух с ртутной лампой и подключить её к блоку питания. Включить блок в сеть 220 В, тумблер блока “сеть” перевести в положение “Вкл” и нажать кнопку “Пуск”. Лампа иногда загорается и без нажатия кнопки. Для достижения максимальной яркости ртутной лампы потребуется некоторое время (3-5 мин).

Установить входную щель 0,10 мм и открыть затвор коллиматора 9 на рис. 9. Наблюдая через окуляр за спектром, вывести в поле зрения наиболее яркую жёлтую двойную линию (дублет) 5790 нм 5770 нм (рис.4). Если изображение иглы указателя размыто, необходимо вращением кольца окуляра 8 добиться его максимальной резкости. На отъюстированном приборе линии спектра при этом также будут резкими. Если же линии размыты, то с помощью преподавателя или лаборанта необходимо маховичком 2 (рис. 9) сфокусировать спектр.

После окончания юстировки прибора необходимо вращением барабана длин волн в одну сторону последовательно устанавливать точно против иглы-указателя все линии ртутного спектра, записывая каждый раз длины волн, пользуясь табл.1, и соответствующие им деления барабана. Удобно начинать отсчет с фиолетовой линии 404,7 нм. Измерения провести 3 раза и усреднить полученные значения. Выключить блок питания.

Составить таблицу (см. Таблица 1), включающую в себя длины волн ртутного спектра, соответствующие им цвета, а также измеренные и усредненные значения делений барабана длин волн для каждой линии. По данным этой таблицы построить градуировочный график зависимости длины волны (в нм) от соответствующих средних значений делений барабана. Масштаб длин волн по оси ординат выбирать не менее 0,1 нм в 1 см.

Таблица 1

Цвет линии	λ	φ1	φ2	φ3

Таблица. 2

Длины волн ярких спектральных линий некоторых элементов.

Ртуть	Гелий	Неон
Окраска линии	нм	Окраска линии	нм	Окраска линии	нм
Красная	623,4	Темно-красная	706,5	Ярко-красная	640,2
Красно-оранжевая	612,3	Ярко-красная	657,8	Красно-оранжевая	614,3
Желтая	579,1	Оранжевая	587,6	Оранжевая	594,5
Желтая	577,0	Зеленая	501,6	Желтая	585,2
Зеленая	546,1	Зеленая	492,2	Зеленая	540,0
Сине-зеленая	491,6	Синяя	471,3	Зеленая	533,0
Фиолетовая	435,8	Фиолетовая	447,1	Зеленая	503,1
Фиолетовая	434,7	Фиолетовая	402,6	Сине-зеленая	484,9
Фиолетовая	433,9	Фиолетовая	388,9
Фиолетовая	410,8
Фиолетовая	407,7
Фиолетовая	404,7

Упражнение 2.

Дата добавления: 2014-11-07