2. Призначення, будова та принцип дії установки для дослджіення спектрів атомів фпк-09.

2.1 Призначення установки фпк-09

Установка призначена для дослідження спектрів випромінювання водню, гелію, неону, криптону. Вона дозволяє проводити розкладання випромінювання атомарних газів в лінійчатий спектр, спостереження спектральних ліній і випромінювання їх довжин хвиль з допомогою спектрального приладу – спектрометра СУ-1.

2.2 Будова установки фпк-09

Установка складається з генератора-опромінювача і пристрою вимірювального, в якості якого використаний спектрометр СУ-1.

Генератор-опромінювач і спектрометр установлюються з допомогою стійок і рейтерів на оптичній лаві (Мал.2).

Мал.2 – Установка для дослідження спектрів атомів ФПК-09

Генератор-опромінювач конструктивно виконаний у вигляді збірного корпусу, в якому установлюється спектральна трубка з досліджуваним газом, джерело її живлення.

На бічній стороні генератора розміщене вихідне вікно для виходу випромінювання, захищене блендою.

На задній частині генератора розміщені: вимикач «сеть» з індикатором ввімкнення електромережі та клема заземлення.

Спектральна трубка установлюється в спеціальні два отвори, розміщені на верхній стінці корпусу. Один отвір служить для установки власне спектральної трубки, другий – для установки блокуючого штиря, який вмикає кінцевий вимикач, блокуючий подачу напруги електромережі на генератор при відсутності спектральної трубки.

Всередині корпусу генератора знаходяться спеціальні пружні контактти, які забезпечують контакт з зовнішніми електродами на балонах спектральної трубки.

Генератор-опромінювач підключається до зовнішньої електромережі 220В з допомогою електрошнура і вилки.

Спектрометр СУ-1 складається з коліматора, дисперсуючого елементу (дифракційної гратки і зорової труби). Оптична схема спектрометра приведена на мал. 3.

Мал.3 – Оптична схема спектрометра СУ-1

1 – вхідна щілина; 2 – об’єктив коліматора; 3 – об’єктив і 5 – окуляр зорової труби; 4 – вихідна змінна щілина, призначена для більш точного визначення довжини хвилі; 6 – дифракційна гратка.

В фокальній площині об’єктива 2 коліматора установлена змінна вхідна щілина 1 постійної ширини.

В якості дисперсуючого елементу в спектрометрі використана дифракційна гратка 6, яка може повертатися навколо вертикальної осі з допомогою мікрометричного гвинта та пружини. Дифракційна гратка має 1200 штрихів на міліметр.

Зорова труба складається з об’єктива 3 і окуляра 5. В фокальній площині об’єктива труби розміщена вихідна змінна щілина 4, призначена для точного визначення довжини хвилі.

2.3 Принцип дії установки фпк-09

Генератор-опромінювач перетворює напругу електромережі 220В, 50Гц в високу (порядку 2-2,5кВ) змінну високочастотну (порядку 25-30кГц) напругу, яка поступає на контакти спектральної трубки.

Під дією змінної напруги високої частоти, прикладеної до зовнішніх електродів спектральної трубки, відбувається збудження атомів газу в трубці і випромінювання ними світла.

Отримане світло, пройшовши через коліматор і щілину 1, приймає форму плоского вертикального пучка, який падає на дифракційну гратку. В результаті дифракції на гратці отримується спектр.

Сканування спектра здійснюється поворотом гратки навколо вертикальної осі на кут 17⁰. Поворот здійснюється з допомогою мікрометричного гвинта, який штовхає платформу з граткою. При зворотному ході гвинта поворот здійснюється з допомогою пружини.

Спектр спостерігається візуально через зорову трубу, і з допомогою гвинтового мікрометра, визначається положення його ліній. Використовуючи графік залежності довжини світлової хвилі, яка проходить в зорову трубу, від положення мікрометра ‑ (додаток А), визначаються довжини світлових хвиль ліній спектра випромінювання досліджуваного газу.

3. Виконання досліджень

3.1 Підготовка обладнання до проведення досліджень

3.1.1 Огляд обладнання

Візуально переконатися, що: всі комплектуючі є в наявності; механічних пошкоджень немає; спектральна трубка вставлена в генератор-опромінювач; вимикач «сеть» генератора знаходиться у вимкненому положенні; генератор заземлений.

3.1.2 Перевірка працездатності обладнання

Виконати наступні дії:

1. Встановити вилку електричного шнура генератора в розетку 1-XS1 лабораторного стенду і ввімкнути на ньому вимикач 1-SF1 (загориться сигнальна лампа 1-HL2 стенду).

2. Ввімкнути вимикач «сеть» генератора-опромінювача і дати прогрітися генератору 30с (загоряється сигнальний індикатор «сеть» на генераторі, через вентиляційні отвори генератора видно світло від спектральної трубки).

3. Спостерігаючи в окуляр зорової труби спектрометра СУ-1, обертати мікрометричний гвинт в межах від 20мм до 2 мм. (видно спектральні лінії, які переміщуються в полі зору).

4. Вимкнути вимикач «сеть» генератора та 1-SF1 лабораторного стенду (сигнальні лампи «сеть» і 1-HL2 стенду не світяться).

Лабораторне обладнання готове до проведення досліджень.