6. Контрольні запитання

1. Характеристики спектральних приладів.

2. Призма як дисперсійний елемент.

3. Характеристики призмового спектрографа.

4. Методи визначення довжини хвилі спектральної лінії.

5. Оптичні спектри. Спектральний аналіз.

6. Особливості спектра Сонця.

7. Зміст звіту

Звіт про лабораторну роботу має містити:

1. Протокол лабораторної роботи.

2. Конспективні відповіді на контрольні запитання.

3. План виконання експериментальної частини робочого завдання.

4. Отриманий спектр ртутно-кварцової лампи.

5. Результати вимірювань та обчислень, дисперсійну і градуювальну криві спектрографа.

6. Дисперсійну та градуювальну криві спектрів водню.

7. Результати ототожнення спектральних ліній хімічних елементів у спектрі Сонця.

8. Висновки.

8. Література

1. Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. — М.: Наука, 1977.- 544 с.

2. В.А. Одарич. Основи теорії та методів розрахунку оптичних систем. Частина III. Оптичні системи спектральних приладів. Навч. посібник. — К.: Київський університет, 2003. — 40 с.

3. Климишин І.А. Астрономія. —Львів: Світ, 1993. - 384 с.

4. Кучерук І.М., Дущенко В.П. Загальна фізика. Оптика. Квантова фізика: навч. посібник. - К.: Вища школа, 1991. - 463 с.

5. Загальна фізика: Лабораторний практикум.: Навч. посібник /В.М. Барановський, П.В. Бережний, І.Т. Горбачук та ін.; За заг. ред. І.Т.Горбачука.— К. :Вища школа,1992. - 509 с.

6. Курс астрофизики и звездной астрономии, т.1, под ред. акад. А.А. Михайлова, изд. 2-е, перераб. и дополн.— М.: Наука,1973.- 608 с.

7. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие / Под ред. В.В. Иванова. — М.: Едиториал УРСС, 2001. — 544с.

8. Техника и практика спектроскопии. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. (серия «Физика и техника спектрального анализа».).— М.: Наука, 1972.- 375 с.

9. Мєняйлов М.Є. Спеціальний фізичний практикум. – К.: Вища школа,1971.- 368 с.

9. Додаток I

1. Загальні характеристики спектральних приладів

Спектральні прилади – прилади, що застосовуються для дослідження в оптичному діапазоні спектрального складу електромагнітного випромінювання, розрахунку спектральних характеристик випромінювачів і об'єктів, що взаємодіяли з випромінюванням, а також для спектрального аналізу.

Спектральні прилади за способом реєстрації досліджуваного спектра поділяють на: спектроскопи, спектрографи, монохроматори та спектрофотометри.

Спектроскопи призначені для візуальних досліджень спектрів; спектрографи – для їх фотографічної реєстрації, монохроматори дозволяють виділяти зі спектра вузькі ділянки, спектрофотометри – для фотометрування спектральних інтенсивностей певної ділянки спектра.

Будь-який спектральний прилад складається з трьох основних частин: вхідного коліматора, диспергуючої системи та камери (спектрограф). Вхідний коліматор (1) має вузьку щілину S і об'єктив O₁, причому щілина розміщена в передній фокальній площині об'єктива (рис. 1). При освітленні щілини коліматора з його об'єктива поширюється паралельний пучок світла, що надходить до диспергуючої системи.

Диспергуюча система (2) призначена для перетворення падаючого на неї паралельного пучка білого світла (поліхроматичного) у сукупність паралельних монохроматичних пучків випромінювання. Як диспергуючу систему можна застосовувати: призму, дифракційну гратку або інтерферометр. Відповідно спектральні прилади поділяють на: призмові, дифракційні та інтерференційні.

Камера спектрографа (3) складається з об'єктива О2 та касетної частини. Об'єктив фокусує окремі паралельні монохроматичні пучки, будуючи у фокальній площині сукупність монохроматичних зображень вхідної щілини (спектр).

Назвемо спектрограмою сукупність зображень вхідної щілини, кожне із яких відповідає певній довжині хвилі спектра випромінювання джерела.

Предметом для оптичної системи є вхідна щілина, тому її зображення для певної довжини хвилі має вигляд довгої вузької лінії і називається спектральною лінією або лінією спектра.

Усі спектральні прилади мають наступні основні характеристики: лінійну й кутову дисперсії, роздільну здатність, область дисперсії, робочий діапазон та світлосилу.

Лінійна дисперсія визначає відстань у міліметрах на спектрограмі, одержаній у фокальній площині, між спектральними лініями, довжини хвиль яких відрізняється на нанометрів.

У практиці спектроскопії широко використовується обернена лінійна дисперсія (фактор дисперсії):

Під кутовою дисперсією розуміють відношення:

,

де – кут між пучками світла з довжинами хвиль   та  на виході із диспергуючої системи. Тобто є мірою кутового розходження сусідніх пучків, що різняться за довжинами хвиль на .

Роздільна здатність, характеризує здатність приладу розділяти дві спектральні лінії, що різняться за довжиною хвилі на малий інтервал :

Світлосила спектрального приладу характеризує ефективність використання досліджуваного випромінювання спектральним приладом; вона дорівнює відношенню інтегральної яскравості отриманого спектра Ф до яскравості джерела В:

Область дисперсії – ділянка в спектрі електромагнітного випромінювання з однозначним зв'язком між довжиною хвилі спектральної лінії та її положенням у спектрі.

Робочий діапазон спектра – це область довжин хвиль, на яку розраховано даний прилад. Відповідно, спектральні прилади поділяються на інфрачервоні, видимі та ультрафіолетові.

Вищевикладене дозволяє зробити висновок, що всі основні характеристики (за винятком світлосили) визначаються використовуваною диспергуючою системою.