Описание экспериментальной установки. Методика измерений
Для измерения длин волн спектральных линий в работе используется призменный монохроматор–спектроскоп УМ–2, предназначенный для спектральных исследований в диапазоне от 3800 до 10000 Å(1 Å = 0,1 нм).
На рис. 2, изображена оптическая схема установки. Пунктиром выделена оптическая схема, спектроскопа УМ–2. Свет от водородной лампы 1 посредством конденсорной линзы 3 фокусируется на входной щели спектроскопа. Призма сравнения 4 позволяет наблюдать вместе со спектром водорода и эталонный спектр, источник которого – ртутная лампа ДРС–150 ( I ').
6 5 3 2 1 4
УМ-2
Блок питания Лампы
ДВС-25
Блок питания ЭСП-111 10 1’
Рис.2
|
Основной
элемент спектроскопа УМ–2 – призма 7,
которая представляет собой многогранник
сложной формы, изготовленный из
прозрачного вещества, обладающего
значительной дисперсией показателя
преломления
Остальные
элементы схемы описаны в приложении 1.
Действие призмы на лучи света можно
проследить на простейшем примере
трехгранной призмы (рис. 3).
|
Рис. 3
Луч
света, падающий на левую грань призмы
под некоторым углом
,
вследствие преломления выходит из
призмы отклоненным на некоторый угол
который
так и называется "углом
отклонения".
Если обозначить преломляющий угол
призмы ψ,
показатель
преломления n
,
а углы падения и преломления, как
показано на рис. 3,
то на основании закона преломления
и простых геометрических соображений
можно записать систему равенств:
(5)
При
некотором значении
, угол отклонения
принимает минимальное значение.
Несложно показать, что условия минимального
отклонения выполняются при симметричном
прохождении луча через призму
при этом
Основные характеристики спектрального
прибора –дисперсия и разрешение – в
этом случае оказываются наилучшими.
Чем
больше дисперсия спектрального прибора,
тем больше расстояние между структурными
элементами спектра. Различают угловую
и линейную дисперсии. Угловой
дисперсией
называется
производная
..
Продифференцировав
по
уравнения
(5), после несложных преобразований
можно получить выражение для угловой
дисперсии призменного спектрального
прибора:
или в режиме наименьшего отклонения:
Линейная
дисперсия
Dx
получается
из угловой Dxφ
путем умножения ее на фокусное расстояние
объектива спектрального прибора:
Она
равна длине участка спектра dx
, соответствующего единичному спектральному
интервалу
(например,
равному I Å). Чаще всего выражается в
мм / Å.
Однако
на практике используют обратную линейную
дисперсию
(здесь x – координатная ось, направленная вдоль спектра по экрану). Обратная линейная дисперсия спектрального прибора приблизительно может быть вычислена так:
где
–
разность
длин волн двух близко расположенных
линий в спектре;
– расстояние между этими линиями на
экране, т.е. в фокальной плоскости
объектива.
Устройство монохроматора и методика работы с ним изложены в прил.1.

П
9
ψ