2. Експериментальна частина
2.1. Вимірювальна установка та методика вимірювання
Робота виконується на спектрографі ІСП-51, оптична схема якого наведена на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Оптична схема установки
1- кювета із досліджуваною речовиною; 2, 5 – конденсорні лінзи; 3 – призма порівняння; 4 – джерело лінійчатого спектру; 6 – поворотне дзеркало; 7 – вхідна щілина спектрографа; 8 – об’єктив коліматора; 9 – диспергуючі призми; 10 – об’єктив камери; 11 – заслінка; 12 – фотокасета; 13 – лупа.
Джерелом збуджуючого світла слугує ртутно-кварцова лампа. Спеціальна кювета 1 роговидної форми (рис. 5.5 а), наповнена добре очищеною речовиною CCl4, поміщається в освітлювач, який являє собою дзеркало, що має форму еліптичного циліндра. В фокусі S еліпса знаходиться ртутна лампа, у іншому, K – кювета із досліджуваною речовиною (рис. 5.4 б). Роговидна форма кювети вибрана для того, щоб відвести прямі збуджуючі промені в чорну область і тим самим запобігти потраплянню їх у спектрограф (рис. 5.4 а).
Рис. 5.4. Хід променів у кюветі (а) та освітлювачі з еліптичним відбиванням (б)
Як відомо, обидва фокуси еліпса є спряженими. При цьому промені, що виходять із джерела 1 та лежать в площині перерізу, після відбивання від стінок циліндру пройдуть через кювету К (рис. 5.4 б). Щоб захисти досліджувану речовину від нагрівання, освітлювач має водяну “сорочку” всередині якої циркулює вода (тепловий фільтр).
Світло, розсіяне досліджуваною речовиною, фокусується лінзою 2 (рис. 5.3) на вхідній щілині спектрографа. За допомогою коліматора 8 з нього формується паралельний пучок променів, який розкладається системою призм 9 у спектр. Промені різних довжин хвиль потрапляють у фотокамеру 10 і фокусуються її оптичною системою у різних точках фокальної площини, де розміщено касету з фотоплівкою 12 за непрозорою рухомою заслінкою 11. При відкритій заслінці промені освітлюють фотоплівку, створюючи на ній фотографічне зображення спектра КРС.
Для визначення довжини хвилі ліній спектра КРС поряд зі спектром досліджуваної речовини знімається, як еталонний, спектр заліза. Його джерелом є генератор дугового розряду 4 з залізними електродами. Генероване дугою випромінювання призмою порівняння 4 спрямовується у вхідну щілину спектрографа 7. Обидва спектра знімаються поруч без переміщення касети; уникнути їх накладання дозволяє встановлена на вхідну щілину 7 спектрографа діафрагма Гартмана. Призма порівняння 3 встановлюється у робоче положення шляхом підйому чи опускання ручки.
Для визначення положень ліній у спектрі КРС відносно спектральних ліній заліза використовується компаратор ІЗА-2.
2.2. Порядок виконання роботи
1. Ознайомившись з установкою, зарядити у затемненій кабіні касету фотокамери фотоплівкою і вставити її у камеру.
2. Під керівництвом викладача увімкнути живлення ртутно-кварцевої лампи, забезпечивши попередньо роботу теплового фільтра.
3. Сфокусувати розсіяне у кюветі світло на вхідну щілину спектрографа 7, встановивши її ширину величиною 160 мкм.
4. Відкриваючи заслінку 11 на час експозиції 90 хвилин, сфотографувати спектр КРС CCl4 (положення діафрагми Гартмана 2 вверху).
5. Перемістити діафрагму Гартмана в положення 2 внизу, зменшити ширину щілини до d=10 мкм.
6. Під керівництвом викладача увімкнути живлення генератора дугового розряду і сфотографувати спектр заліза при часі експозиції 45 с.
7. Обробити плівку (час проявлення 6 хв., закріплення – 10 хв.). Оцінити її придатність до розшифровки спектра, показати викладачеві.
8. Підрахувати кількість червоних (стоксових) та фіолетових (антистоксових) супутників.
9. Встановити плівку на вимірювальний мікроскоп. Методом лінійної інтерполяції визначити довжини хвиль Стоксовських (червоних) компонент комбінаційного розсіяння світла молекули CCl4.
13. Визначити
хвильові числа (у см-1)
збуджуючої лінії ртуті та ліній
комбінаційного розсіяння
.
14. Визначити частоти
внутрішньомолекулярних (власних)
коливань за формулою
.
Співставити отримані значення з
табличними (ці частоти можна отримати
методом розрахунку, тобто теоретично,
але це задача практичних занять або
самостійна робота студента).
15. За допомогою мікрофотометра МФ-2 визначити інтенсивності усіх симетричних відносно збуджуючої релеївської лінії червоних та фіолетових супутників. Обчислити відношення їх інтенсивностей Ia/Ic у місцях максимуму.
16. Обчислити відношення інтенсивностей фіолетових до інтенсивностей червоних супутників КРС за формулою
і порівняти із знайденим у п. 15.
17. Оформити звіт, навівши у ньому назву, номер і мету роботи, перелік обладнання, реферативно – необхідні відомості з теоретичної частини, схему вимірювальної установки, таблицю з результатами вимірювань, обчислення шуканих величин, оцінку точності запропонованого методу та висновок щодо значення знайдених експериментально величин.