2. Описание экспериментальной установки

Изучаемый в данной работе монохроматор УМ-2 работает в диапазоне длин волн 380-1000 нм. В качестве диспергирующего элемента 5 используется призма Аббе, с преломляющимся углом 60^о. Структура этой призмы Аббы представлена на рис. 10.2. Она составлена из двух 30-градусных призм и одной 45-градусной, служащей для отклонения луча на 90^о. Все три призмы склеены канадским бальзамом. Поскольку 30-градусные призмы в конструкции призмы Аббе отклоняют луч в противоположных направлениях, для луча любой длины, идущей в минимуме отклонения, общее отклонение луча равно 90^о. Недостатком призмы такого типа является большая толща материала, через который проходит луч, что увеличивает поглощение света. Это обстоятельство требует изготовления призмы Аббе из материала с малым коэффициентом поглощения. Для этих целей может использоваться стекло марок: ТФ-1, ТФ-2, ТФ-3. Такие призмы используются для видимого диапазона спектра. Призму Аббе небольшого размера изготавливают из одного куска стекла. Часто используется система, состоящая из двух 60-градусных призм и призмы Аббе между ними. Согласованным поворотом всех трех призм можно осуществить сканирование спектра. Такая призменная система используется в спектрометре ИСП-51 и некоторых других.

Для определения угловой дисперсии призмы с углом при вершине можно воспользоваться выражением:

, (10.3)

где - углы преломления на двух поверхностях призмы (см. рис. 10.2).

Как уже отмечалось выше, для волны, проходящей через призму Аббе в минимуме отклонения, входящий в призму и выходящий из неё лучи ортогональны друг другу. В этом случае , постольку , то (10.3) упроститься:

, (10.4)

В фокальной плоскости объектива зрительной трубы расположена выходная щель монохроматора. Для установки положения спектральной линии в плоскости выходной щели имеется индекс (треугольной указатель), на который путем поворота призмы с помощью оцифрованного барабана выводят соответствующую спектральную линию. Регулируемым винтом окуляра 8 устанавливают его в таком положении, в котором изображение индекса является резким, после чего, изменяя положение объектива коллиматора, добиваются резкого положения наблюдаемой спектральной линии (осветительной щели).

Для градуировки оцифрованного поворотного барабана в работе используется ртутная лампа с известным спектральным составом (см. приложение В).

Поскольку спектр излучения ртутной лампы, используемый для градуировки обладает ограниченным количеством хорошо наблюдаемых линий, то для построения градуировочной кривой во всем видимом диапазоне спектра, необходимо применить интерполяцию и экстраполяцию. Для этих целей удобно использовать интерполяционную формулу Гартмана, которая дает хороший результат при значительных удалениях от «опорных» точек:

, (10.5)

где - отчет по шкале измерительного барабана для соответствующей длины волны ; - некоторые постоянные. Неизвестные постоянные определяются из решения системы трех уравнений для трех «опорных» известных спектральных линий: .