Контрольные вопросы и задания

1. Каков физический смысл коэффициентов , ?

2. Определите понятия "нормальной" и "аномальной" дисперсии.

3. Постройте график зависимости .

4. Постройте график зависимости от частоты и длины волны скорости распространения электромагнитной волны в веществе.

5. Вычислите угловую дисперсию призмы при угле наименьшего отклонения.

6. Зная , найдите длину волны, соответствующую линии поглощения.

7. Постройте зависимость при =0. В каких случаях можно пользоваться таким приближением?

8. Каков физический смысл плазменной частоты ?

Лабораторная работа № 10 изучение монохроматора

1. Основные характеристики монохроматора

Спектральные аппараты служат для пространственного разделения лучей различных длин волн. Принципиальная схема спектрального состоит из трех основных частей: коллиматора, служащего для получения параллельного пучка лучей, диспергирующей системы (призмы, дифракционной решетки, интерферометра Фабри-Перо и др.), разлагающей немонохроматический свет в пространственно разделенный спектр, зрительной трубы для наблюдения спектра (или другого регистрирующего устройства).

На рис. 10.1 представлена оптическая схема призменного монохроматора УМ-2. Ход лучей в данной схеме следующий. Свет от источника 1 проходит через конденсор 2 (источник 1 и конденсатор 2 могут быть совмещены в корпусе осветителя) и освещает щель 3, которая расположена в фокальной плоскости объектива коллиматора 4. Из объектива параллельный коллимированный пучок лучей направляется на диспергирующую систему 5, происходит разложение света на монохроматические составляющие. В фокальной плоскости объектива 6 зрительной трубы формируется изображение, наблюдаемое с помощью окуляра 8.

В ряде приборов спектр может фотографироваться фотокамерой или регистрироваться каким-либо фотоприемником (термопара болометр, фотосопротивление, фотодиод, пироприёмник, фотоэлектронный умножитель ФЭУ, при регистрации фотоприёмником в плоскости изображения устанавливают измерительную щель 7.

Основными характеристиками любого спектрального аппарата являются угловая и линейная дисперсии. Угловая дисперсия зависит только от диспергирующего элемента 5. Линейная дисперсия определяется, кроме того, геометрическими условиями фокусировки спектра. Угловая дисперсия определяется отношением разности углов

отклонения двух спектрально близких монохроматических волн к разности их длин волн :

. (10.1)

По величине угловой дисперсии нетрудно получить значение линейной дисперсии , где - расстояние фокальной плоскости зрительной трубы в плоскости щели между изображениями входной щели 3 для монохроматических волн с разностью длин волн . В данном случае связь линейной дисперсии с угловой очень проятая:

. (10.2)

Дисперсия зависит от длин волн. В данном работе предлагается измерить градуировочную кривую монохроматора (найти соответствие между показаниям шкалы оцифрованного поворотного барабана и длиной волны), определить зависимость дисперсии от длины волны, а также длину волны неизвестной спектральной линии.