Указания к выполнению работы

Задание

1. Произвести градуировку шкалы поворота диспергирующего элемента монохроматора, используя в качестве нормалей линии ртутного спектра.

2. Измерить линейную дисперсию монохроматора.

3. По данным измерений построить градуировочные графики монохроматора N=f(l) и N=f(s) и график линейной дисперсии монохроматора D_l=f(l).

4. Оценить погрешность определения линейной дисперсии и составить отчет по работе.

3 2 1

Рис. 2. Схема установки для градуировки монохроматора в видимом диапазоне

Блок питания. 2 – источник линейчатого спектра (ртутная лампа ПРК – 2). 3 – конденсор. 4 – монохроматор. 5 – микроскоп. 6 – шкала механизма поворота диспергирующей системы. 7 – ручка фокусировки наблюдаемого спектра.

Указания к выполнению работы

1. Включить блок питания ртутной лампы в сеть. Ртутная лампа заключена в защитный кожух со стеклянным окном. Открытую лампу использовать запрещается.

2. Собрать схему установки (рис. 2). Установить перед входной щелью монохроматора конденсор и ртутную лампу и, перемещая их друг относительно друга, получить на ножах входной щели резкое изображение тела свечения лампы. Установить перед выходной щелью измерительный микроскоп МИР-1 и сфокусировать его на резкое изображение ножей выходной щели. Поперечной подвижкой микроскопа добиться, чтобы перекрестие его сетки находилось посередине между ножами выходной щели.

3. Установить ширину входной щели » 0.05 мм, широко раскрыть выходную щель монохроматора и, вращая барабанчик механизма поворота диспергирующей системы, вывести на нее желтую область спектра. Уменьшая ширину входной щели добиться раздельного наблюдения в поле зрения микроскопа двух самых ярких желтых линий (5770 А и 5791А). В монохроматорах с линзовой оптикой (например, УМ-2) из-за хроматических аберраций объективов монохроматора для более резкого наблюдения изображений спектральных линий необходимо производить подфокусировку спектра (винтом 7 на рис.2).

4. Наблюдать спектр ртутной лампы, перемещая его относительно ножей выходной щели вращением барабанчика механизма поворота диспергирующей системы, и произвести его отождествление со спектром нормалей, приведенным в таблице, расположенной рядом с монохроматором.

5. При градуировке монохроматора для каждой линии снимать отсчет по шкале механизма поворота диспергирующей системы в тот момент, когда ее изображение совпадет с перекрестием сетки микроскопа (не менее трех). Для исключения мертвого хода механизма поворота диспергирующей системы, изображения спектральных линий подводить к перекрестию сетки микроскопа с одной стороны.

6. Для измерения линейной дисперсии установить в микроскоп вместо окуляра винтовой окулярный микрометр. При длине тубуса микроскопа 160 мм и увеличении объектива 3.7 крат цена деления шкалы микрометра равна 2.2 мкм.

7. Измерить расстояния между линиями, указанными в таблице (около монохроматора) и вычислить линейную дисперсию D_l = Dl/Dl, где Dl – расстояние в мм в спектре между линиями с длинами волн l₁ и l₂, Dl=l₂ – l₁. Измерения провести не менее трех раз для каждого расстояния.

Литература

1. Прикладная физическая оптика: Учебн. пособие/ В.А.Москалев, И.М.Нагибина и др.; Под общ. ред. В.А.Москалева – СПб.: Политехника, 1995 – с. 420 – 427, 479 –482.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое спектр? Перечислите способы получения спектра.

2. Для чего предназначены монохроматоры? Принципиальная схема монохроматора и назначение её элементов.

3. Перечислите основные характеристики монохроматора, и что они определяют?

4. Что понимают под градуировкой монохроматора? Перечислите методы градуировки и прокомментируйте их.

5. Поясните сущность интерференционно – графического метода градуировки.

6. Приведите схему установки и объясните назначение её элементов.

7. Рассчитать толщину воздушной кюветы для градуировки монохроматора интерференционно – графическим методом для области спектра 4358 – 5461 Å, позволяющую наблюдать 20 интерференционных полос. Рассчитать минимальную и максимальную ширину интерференционной полосы в длинах волн.