6. Указания по обработке экспериментальных данных

1. Линейная дисперсия монохрома тора вычисляется на основе измерений, проведенных в п.п. 3, 4 задания, по формуле (7.1).

Ширина выходной щели спектрального прибора а₂ определяется с учетом поправки, найденной для ее микрометрического винта.

При прямом способе измерения линейной дисперсии спектральной интервал, выделяемый выходной щелью прибора, равен =₂-₁. При этом значение дисперсии определяется для .

При способе, основанном на постоянстве ширины выходной щели монохроматора, интервал  определяется для любого участка спектра по найденному значению N_cp с помощью градуировочной кривой.

2. Градуировочные таблицы N(), D_l() для призменных спектральных приборов с равномерной шкалой делений барабана длин волн (например, монохроматора УМ-2) составляются по результатам измерений (п.п. 2 - 4 задания) с использованием интерполяционной формулы Гартмана

(7.2)

где А, В, С - градуировочные постоянные.

Заданный для градуировки диапазон спектра разбивается на ряд перекрывающихся участков (сначала с использованными при градуировке линиями ₁, ₂, ₃; затем ₂, ₃, ₄ и т.д.). Для повышения точности градуировки ширина расчетного участка на должна превышать 200 нм, а интервалы _i+1-_i, _i-_i-1 по возможности не должны сильно отличаться.

Градуировочные постоянные вычисляются для каждого участка по трем экспериментальным точкам N_i-1(_i-1), N_i(_i), N_i+1(_i+1) по формулам

(7.3)

(7.4)

(7.5)

Подставляя полученные значения А, В и С в формулу (7.2), рассчитывают отсчеты N_j по барабану длин волн, соответствующие значениям _j=_н+j, где _н - начальная длина волны диапазона градуировки, задаваемого преподавателем, a j - целые положительные числа, при которых выполняется условие _i-1_j_i+1.

Линейная дисперсия определяется как отношение

, (7.6)

где - величина, пропорциональная угловой дисперсии;

- определенный по данным экспериментов угол поворота барабана длин волн, соответствующий смещению спектра в плоскости выходной щели на 1 мм.

Значения определяются по формуле

, (7.7)

полученной путем дифференцирования формулы Гартмана.

Значения N_j или для длин волн_j, находящихся в диапазоне перекрытия соседних участков спектра, рассчитываются как средние арифметические двух значений N_j или , вычисленных по полученным для этих участков градуировочным постоянным.

3. Спектральный интервал , выделяемый монохроматором при узкой входной и широкой выходной щели (а₁<<а₂), определяется шириной выходной щели. В этом случае ширина выходной щели, необходимой для выделения заданного интервала , равна

, (7.8)

где D_l - линейная дисперсия на средней для выделяемого спектрального интервала длине волны.

7. Контрольные вопросы к защите '

1. Из каких соображений выбирают материалы для изготовления оптики призменных монохроматоров?

2. Какие элементы призмы Аббе определяют ее угловую дисперсию?

3. Что необходимо знать для расчета нормальной ширины щели?

4. Как изменяется теоретическая разрешающая способность монохроматора УМ-2 в заданном диапазоне длин волн?

5. Изменяется ли разрешающая способность спектрального прибора при увеличении ширины входной щели?

6. Каков характер зависимости фототока от угла поворота призмы для источника с линейчатым спектром при разных соотношениях между размерами выходной и входной щели?

7. Почему при проведении фотоэлектрической градуировки монохроматора по длинам волн целесообразно делать выходную и входную щели одинаковыми по ширине?

8. Из каких соображений выбираются значения длин волн спектральных линий, по которым проводится расчет градуировочных постоянных, входящих в формулу Гартмана?

9. Для каких спектральных приборов применение формулы Гартмана для расчета градуировочной таблицы недопустимо?

10. Что используют в качестве спектральных нормалей для градуировки монохроматоров в ИК спектре?

ЛИТЕРАТУРА

1. Скоков И.В. Оптические спектральные приборы. М.: Машиностроение, 1984. 240 с. (Для изучения с.32-38, 49-50, 103-109, 144-147).

2. ГОСТ 23198-78. Лампы газоразрядные. Методы измерения спектральных и цветовых характеристик.

4