2Експериментальна частина

Для спектральних вимірювань в даній роботі використовується призмовий спектроскоп. Основним елементом спектроскопа є скляна тригранна призма, яка розкладає досліджуване випромінювання у спектр. Джерело досліджуваного випромінювання розміщується перед вхідною щілиною об’єктива коліматора – оптичної системи для створення паралельного пучка променів. Проходячи крізь призму, промені внаслідок дисперсії відхиляються на той чи інший кут в залежності від довжини хвилі. Спостереження ведуть через окуляр зорової труби. В спектроскопах з великою дисперсією досліджуване випромінювання розгортається призмою у великому інтервалі кутів, тому в полі зору окуляра можна спостерігати лише ту чи іншу ділянку спектра. В таких випадках конструкція спектроскопа передбачає можливість плавним поворотом призми переміщувати зображення спектра в полі зору окуляра. Поворот призми здійснюється за допомогою рукоятки барабана, оздобленого шкалою.

Перш ніж починати спектральні вимірювання, кожний спектроскоп необхідно проградуювати, тобто встановити залежність показів шкали барабана даного спектроскопа від довжини хвилі випромінювання: N = N(λ). Таку залежність звичайно подають у графічній формі і називають дисперсійною кривою. На практиці дисперсійну криву приладу можна побудувати, виконавши попередні вимірювання будь-якого відомого лінійчатого спектра, який містить достатню кількість яскравих спектральних ліній у видимій області. Зручним для градуювання є, наприклад, спектр випромінювання атомів ртуті, який і використовується в даній роботі.

Спектр випромінювання ртуті одержують з допомогою ртутно-кварцової лампи ДРТ-200 (дугова ртутна трубка потужністю 200 Вт). Кварцова трубка лампи заповнена аргоном до тиску в кілька мм. рт. ст.; кількість рідкої ртуті дозована таким чином, щоб при робочій температурі уся ртуть випаровувалася і при цьому створювався тиск парів 1 – 1,2 атм. При подачі напруги в лампі виникає електричний (дуговий) розряд, в якому починається процес збудження атомів ртуті електронними ударами. Під час роботи кварцова трубка нагрівається до 700 – 750 К, а температура розряду в лампі сягає 6000 – 6500 К. Випромінювання лампи містить ряд інтенсивних ультрафіолетових та видимих ліній (таблиця 1). Для захисту очей від шкідливої дії ультрафіолетового випромінювання лампу розміщують в металевому екрані.

Таблиця 1. Довжини хвиль яскравих ліній в спектрі ртутної лампи ДРТ-200

Колір лінії	Відносна яскравість (візуальна оцінка)	Довжина хвилі, нм
Жовтогаряча Жовта Жовта Зелена Блакитна Синя Фіолетова Фіолетова	< 1 10 8 10 1 8 1 2	612,4 579,1 577,0 546,1 491,6 435,8 407,8 404,8

При дослідженнях спектра водню у видимій області джерелом світла служить воднева трубка. Трубку (скляну або кварцову) заповнюють воднем до тиску 5…10 мм. рт. ст. і герметизують. З обох кінців у трубку введені електроди, до яких через зовнішні контакти підводять високу напругу від котушки Румкорфа – багатовиткової індукційної котушки, в якій при періодичних перериваннях електричного струму виникає ерс самоіндукції ~ 10…15 кВ. В середній частині водневої трубки її внутрішній діаметр дуже малий (капіляр), і при виникненні електричного розряду ця частина трубки світиться найбільш яскраво.