6.3. Описание установки

В данной работе для изучения спектра поглощения иона Рг³⁺ применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис. 6.4. Она состоит из источника света 1 (лампы накаливания на 12 В, 30 Вт), собирающей линзы 2, исследуемого кристалла 3 и монохроматора 4. Основными частями монохроматора являются коллиматор, дисперсионная призма и зрительная труба. Свет от источника 1 попадает на щель коллиматора 5, ширина которой может регулироваться винтом 6. Цена деления на барабанчике 6 равна 0,01мм. Входная щель находится в фокусе объектива коллиматора 7; вышедший из него пучок лучей будет параллельным и, пройдя дисперсионную призму, дает в поле зрения зрительной трубы картину спектра. В фокусе объектива 8 имеется указатель, относительно которого должна устанавливаться линия спектра. Установка линии производится путем поворота дисперсионной призмы барабана 9.

Н а барабане нанесены градусные деления от 50 до 3500°. Установка объектива коллиматора в правильное положение относительно щели производится винтом 10. Положение объектива можно отметить по шкале 11. Если в поле зрения трубы монохроматора одинаково резко видны указатель и край щели коллиматора, то установка монохроматора правильна. В противном случае надо произвести фокусировку (наведение на резкость изображений): сначала указателя (перемещением окуляра), а затем произвести фокусировку изображения щели коллиматора винтом 10. Нормальная фокусировка для данного прибора соответствует 9,5 делениям по шкале 11. Заслонка 12 служит для перекрытия светового луча. В рабочем положении заслонка должна быть открыта.

Рис.6.4. Принципиальная схема установки

6.5. Порядок выполнения работы

1. Проверка градуировки монохроматора. Установить винтом 6 входную щель коллиматора шириной равной 0,2 мм и барабан 9 в диапазоне 2300-2500 градусов. Поставить непосредственно перед щелью неоновую лампочку, вилку от которой включить в сеть напряжением 220 В. Неоновую лампочку слегка перемещают перед щелью до тех пор, пока в поле зрения не появятся линии неона. Если указатель зрительной трубы монохроматора и спектральные линии расплывчаты, то следует отрегулировать сначала положение окуляра, добиваясь резкого изображения указателя перемещением окуляра. Резкость изображения спектральных линий устанавливается винтом 10 и фиксируется по шкале 11.

Проверка градуировки монохроматора производится по спектральной линии неона 5852 Å (наиболее интенсивная линия желтого цвета). Вращением барабана длин волн 9 произвести смещение изображения этой линии до совмещения с указателем зрительной трубы. Если отсчет по шкале барабана длин волн (в градусах) будет соответствовать значению 2480°, то надо считать, что барабан «не сбит». Если же расхождение будет превышать 2°, то попросить преподавателя или лаборанта отрегулировать прибор. По результатам, приведенным в таблице 6.2, построить градуировочный график.

Таблица 6. 2.

Спектральные линии

Длина волн, Å	Отсчет по шкале барабана , n
6907	2880
5852	2430
5770	2436
5461	2254
4916	1835
4358	1176
4046	620

2. Исследование спектров поглощения

Установить ширину входной щели винтом 6 равной 0,1 мм. На расстоянии 200-250 мм перед щелью установить лампу накаливания 12 В, 30 Вт. Шнур питания лампы должен быть подключен к трансформатору, который включается в сеть 220 В. Перемещая по высоте лампу накаливания, добиться равномерного освещения входной щели. Наблюдая в окуляр зрительной трубы и вращая барабан длин волн от 100 до 3000°, убедиться, что источник света дает непрерывный спектр излучения. Если спектр очень яркий, уменьшите ширину входной щели. Установите на пути лучей непо-средственно перед щелью исследуемый кристалл, закрепленный в оправу.

Вращая барабан длин волн, записать интервалы, соответствующие областям поглощения (см. рис. 6.3). Для каждой из полос подобрать ширину входной щели и, следовательно, яркость спектра такими, при которых спектр поглощения наиболее отчетливо виден. Результаты измерений записать в таблицу 6.3.

Таблица 6.3.

Результаты измерений

Спектральные переходы
Положение барабана длин волн, соответствующее спектральному переходу (градусы)
Длины волн, Å
Среднее значение , Å
Энергия, соответствующая возбужденному состоянию (см-1)
Ширина штарковского расщепления возбужденного уровня (см-1)

Используя градуировочный график, определить области поглощения иона Рг³⁺ в Å. Определить среднее значение для исследуемых областей поглощения, приняв эти значения за длины волн спектральных переходов для свободного иона. По полученным значениям определить энергию возбужденных уровней: ^ЗP₂, ^ЗP₁, ^ЗP₀, ¹D₂. Указать на схеме рис. 6.1. численные значения энергии приведенных выше уровней и соответствующие им . Определить в см^-1 ширину штарковского расщепления возбужденных уровней. Полученные результаты занести в таблицу 6.3.