Описание экспериментальной установки и методики эксперимента

В настоящей работе для наблюдения явления дисперсии используется монохроматор УМ-2. Основным назначением монохроматора, как и всякого спектрального прибора, является выделение излучения в узких спектральных диапазонах в пределах заданной спектральной области.

Основными частями монохроматора являются: коллиматор, диспергирующая призма с поворотным механизмом и зрительная труба. Оптическая схема прибора изображена на рис. 3.

Рисунок 2

Рисунок 3

Свет от источника попадает на входную щель коллиматора. Назначение коллиматора — дать параллельный пучок света, падающий на призму . Для этого щель устанавливается в фокальной плоскости объектива коллиматора . Выходящие из призмы пучки параллельных лучей разных цветов, имея различные направления, дают в фокальной плоскости линзы ряд различно окрашенных изображений щели — спектр. Наблюдать спектр можно с помощью окуляра , который вместе с линзой образует зрительную трубу. Для того, чтобы изображение спектральной линии попадало в окуляр, призма вращается с помощью барабана на определённый угол .

В работе рассчитывается характеристика прибора, называемая линейной дисперсией . Если источник света на входе прибора, имеющего узкую входную щель, посылает лучи с длинами волн от до , то в фокальной плоскости получится изображение спектра, растянутое на расстояние . По определению

.

Для расчета необходимо определить, на какое расстояние в фокальной плоскости прибора разойдутся лучи, длины волн которых отличаются на . Значения и можно найти, зная их координаты и , по градуировочной кривой прибора , которая снимается в первой части работы. Но как найти , если в фокальной плоскости прибора нет миллиметровой шкалы? Для этого разности угловых координат нужно поставить в соответствие какой-нибудь линейный эталон длины. Таким эталоном может служить ширина входной щели, так как увеличение оптической схемы равно единице, то ширина изображения щели на экране равна реальной ширине входной щели, которую можно регулировать с помощью микрометрического винта. Поэтому поступают следующим образом. Устанавливают определённую ширину входной щели , например, мм. Выводят в поле зрения прибора какую-нибудь спектральную линию, например зелёную. На экране появится изображение щели, ширина которой мм. Находят угловые координаты краёв щели и по градуировочному графику находят длины волн и тех лучей света, которые пришли бы в точки с координатами и , если бы щель была очень узкой, а в спектре излучения лампы действительно присутствовали бы эти длины волн. Тогда

.

Обычно расстояние измеряется в миллиметрах, а длина волны в нанометрах, поэтому линейную дисперсию выражают, как правило, в мм/нм.

Поиск по сайту: