Описание лабораторной установки

Установка смонтирована на двух составных основаниях, на которых закреплены: источник излучения – ртутная лампа в кожухе 1, коллиматор 2 типа МГТ 2,5*17,5 на стойке и гониометрический столик 5 со зрительной трубой 6, закрепленной на его алида­де. На кожухе лампы имеется прорезь, на которую устанавливается щель. Исследуемый объект 8 (дифракционная решетка) закреплен в оправе с вклеенными магнитами и уста­навливается на основание гониометрического столика. Отсчет углов поворота столика производится по угловой шкале с нониусным отсчетом. Излуче­ние от ртутной лампы, запол­няющее щель, преобразуется коллиматором в параллельный пучок, который направляется на дифракционную решетку, уста­новленную на столике гонио­метра. Излучение наблюдается визуально с помощью зритель­ной трубы, сфокусированной на «бесконечность», что позволяет восстановить изображение щели. Угол отклонения излучения измеряется по отсчетной шкале столика. Отсчет целых градусов производить по шкале лимба против нуля нониуса. К этим данным следует добавить количество десятых долей, снятых по шкале нониуса – первое деление нониуса, совпадающее с каким-либо делением шкалы лимба.

Рис. 3.28.3.

Спектр излучения лампы содержит линии, присущие парам ртути и гелия. Длины волн приведены в Приложении. Визуально наблюдаться могут не все линии.

Порядок работы

Включить источник света, повернуть окуляр так, чтобы его оптическая ось совпада­ла с осью коллиматора. При этом в поле зрения окуляра зрительной трубы появится изо­бражение входной щели коллиматора. Вращая окуляр, следует добиться резкого изобра­жения щели. Установить изображение щели параллельно отсчетной нити окуляра поворо­том трубы в кронштейне вокруг оптической оси, предварительно ослабив зажимной винт.

На предметный столик поставить дифракционную решетку перпендикулярно оси кол­лиматора. При этом в поле зрения окуляра будет наблюдаться ряд спектральных линий первого, второго и последующих порядков по обе стороны от центрального белого мак­симума (k = 0). Для определения искомого угла φ необходимо совместить вертикальную нить в окуляре с выбранной спектральной линией в спектре первого порядка сначала справа от нулевого максимума. По лимбу и нониусу снять отсчет Ν₁ (градусы – по лимбу, десятые доли градуса – по нониусу, – первая совпавшая риска нониуса с риской лимба). Затем, перемещая окуляр в сторону белого максимума и далее, совместить нить окуляра с линией того же цвета спектра первого порядка слева от нулевого максимума. Снять отсчет Ν₂. Следовательно, искомый угол дифракции φ = (Ν_{1 –} Ν₂)/2. Угол φ следует измерить три раза, найти среднее значение φ и рассчитать период решетки по приведенной ранее фор­муле.

Обработка результатов

1. Зная период решетки, рассчитать число штрихов на 1 мм ширины решетки по фор­муле (2).

2. Произвести измерение угла дифракции для других спектральных линий из рекомен­дуемых ниже по заданию преподавателя. Рассчитать угловую дисперсию решетки, зная углы дифракции на разных спектральных линиях (формулы 3.28.4, 3.28.5). Сравнить результаты двух способов вычисления и сделать выводы.

3. Вычислить разрешающую способность по формуле 5, найти полное число штрихов решетки, зная число штрихов на 1 мм и измерив ширину нарезанной части решетки.

4. Вывести формулу погрешности для периода решетки и оценить ее значение в соот­ветствии с самой величиной.