Краткое описание монохроматора ум-2
На границе раздела двух сред с различными показателями преломления волны разных длин волн преломляются по-разному. Зависимость показателя преломления (или скорости света) от частоты (или длины волны) называется дисперсией света. Эта зависимость легко обнаруживается, например, при прохождении пучка белого света через призму, изготовленную из какой-либо прозрачной среды. На экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоска, которая называется дисперсионным (призматическим) спектром. Если выделить волны определенного направления, будет осуществлена монохроматизация. Этот принцип лежит в основе работы спектрального прибора – призменного монохроматора, пространственно разделяющего лучи разных длин волн.
Схема монохроматора
представлена на рис. 1. Свет от источника
излучения S
фокусируется
линзами
и
на входную
щель монохроматора
,
находящуюся в фокальной плоскости его
объектива
,
и параллельным пучком падает на
диспергирующий элемент монохроматора
– призму П.
Призма разлагает свет на монохроматические
составляющие. Выходной объектив
монохроматора собирает монохроматические
пучки в различных точках фокальной
плоскости Пл,
где расположена выходная щель
.
Спектральные
линии различных цветов в фокальной
плоскости Пл
представляют собой монохроматические
изображения входной щели
.
Совокупность этих изображений представляет
спектр излучения источника. Перемещая
спектр относительно щели
поворотом призмы П
(либо щель
относительно спектра), можно получить
за выходной щелью световые пучки
различного спектрального состава.
Такой процесс называется сканированием
спектра.
Обычно сканирование производится не
перемещением выходной щели, а поворотом
призмы П.
Каждому фиксированному углу поворота
призмы П
соответствует на выходе монохроматора
излучение с определенной длиной волны.
Призменный монохроматор УМ-2 предназначен для работы в видимой и ближней инфракрасной области спектра (от 0,38 до 1 мкм). Основой его оптической схемы призма постоянного отклонения Аббе из стекла ТФ-3.
Максимальная ширина раскрытия входной и выходной щелей 4 мм, высота 15 мм. Спектр сканируется поворотом призмы.
Порядок выполнения работы
Б
лок-схема
экспериментальной установки приведена
на рис. 2. На этой схеме S
– сменный источник излучения (неоновая
лампа, ртутная лампа, лампа накаливания),
К
– кювета с водным раствором
,
М
– монохроматор, Ок
– окуляр.
Ознакомьтесь с устройством монохроматора, пользуясь инструкцией к прибору (ауд. 318, препараторская)
Проградуируйте монохроматор, т.е. найдите однозначную зависимость между показаниями
отсчетного устройства монохроматора
и истинными значениями длин волн
видимой части спектра. Для этого включите
ртутную (затем неоновую) лампу, добейтесь
резкого изображения спектральных
линий. Вращая микрометрический винт
поворотного механизма 13 (см. инструкцию
к прибору), настраивайте каждую линию
спектра ртутной (затем неоновой) лампы
на указатель монохроматора и записывайте
в таблицу 1 значение
в делениях для каждой линии.
Таблица 1.
, дел |
, нм |
|
|
Включите в качестве источника излучения лампу накаливания и введите в ход лучей кювету с раствором, поставив ее на предметный столик. Вращая микрометрический винт поворотного механизма 13 (см. инструкцию к прибору), производите сканирование спектра (от красного к фиолетовому его концу). Найдите отсчет по шкале барабана монохроматора, при котором происходит «обрезание» спектра. Запишите в протокол значение
.
Измерение проведите 5 раз.