1.2. Описание установки

Приборы и принадлежности: монохроматор УМ-2, неоновая лампа, пульт питания.

Наблюдение спектральных линий и измерение их положения производится на монохроматоре УМ-2 со стеклянной оптикой. Принципиальная схема монохроматора соответствует схеме рис.1.1. Внешний вид представлен на рис.1.5. Монохроматор укреплен на рельсе, где также размещены источник света 1 - неоновая лампа и конденсор 2, закрепленные в штативах. (Объектив коллиматора 4, система диспергирующих призм 5, а также объектив зрительной трубы 6, показанные на рис.1.1, находятся внутри корпуса прибора). Отсчетным устройством прибора является барабан 4, который соединен с системой диспергирующих призм. При повороте барабана поворачивается вся система призм и происходит перемещение спектра.

В фокальной плоскости объектива зрительной трубы имеется индекс в виде треугольника. Индекс наблюдается через окуляр 3 и служит меткой, на которую наводятся спектральные линии. В верхней части тубуса окуляра имеется лампочка для освещения индекса. Рекомендуется освещать индекс красным светом. Окуляр 3 может устанавливаться по глазу наблюдателя на резкость изображения индекса и спектральных линий путем вращения кольца 5.

Таким образом, можно установить в поле зрения окуляра любую спектральную линию и совместить ее с индексом. В этот момент, когда линия совмещена с индексом, и берется отсчет по шкале барабана. Барабан имеет спиральную шкалу с цифрованными делениями от 0⁰ до 3500⁰.Длинными штрихами отмечены десятки градусов, малое деление шкалы соответствует 2 градусам (см. шкалу барабана на приборе). При повороте барабана от 0⁰ до 3500⁰ диспергирующие призмы поворачиваются на 9⁰ 43’ 2”, что составляет 35000". Следовательно, при повороте барабана на одно деление призма поворачивается на 20". Источником света в данной работе является неоновая лампа (можно использовать другую).

Лампу следует включать только в течение того времени, когда производятся измерения, но не более, так как от продолжительной работы интенсивность свечения понижается.

1.3. Выполнение работы

Упражнение 1. Градуировка шкалы барабана монохроматора УМ-2 заключается в построении кривой, связывающей показания шкалы барабана с длинами волн спектральных линий. Для градуировки пользуются спектральными трубками с неоном и гелием (или ртутью), спектры которых состоят из большого числа близко расположенных линий, охватывающих вместе всю видимую часть спектра от 4000 до 7000 Å.

Градуировка состоит из следующих операций:

1. Включить прибор (необходимо обратиться к лаборанту или преподавателю).

2. Поворачивая барабан 4, совместить желтую линию спектра с индексом окуляра и сделать пробный отсчет, который предъявляют преподавателю. Если отсчет сделан правильно, то можно приступить к измерениям.

3. Последовательно совместить с индексом линии неона и взять отсчеты по барабану монохроматора, отмечая цвет линии. Результаты наблюдений записать в таблицу измерений 1.1.

4. По полученным отсчетам φ и по значениям длин волн λ для неона построить градуировочный график на миллиметровой бумаге. Масштаб следует выбирать возможно больше, например, по оси "Y"- 1см на 100 делений, по оси "X" - 1 см на 100 Å. Градуировочный график должен представлять собой плавную кривую (рис.1.6). Эту кривую строят при помощи лекала карандашом.

Таблица 1.1

№	Цвет линии и ее положение в спектре	Длина волны λ, Å	Отсчет по барабану φ, дел
1.	Ярко-красная	6402
2.	Красно-оранжевая, левая из двух близких	6143
3.	Оранжевая, первая заметная влево от желтой линии	5943
4.	Желтая	5852
5.	Светло-зеленая, первая заметная вправо от желтой линии	5760
6.	Зеленая, левая из двух одинаковых	5400
7.	Зеленая, правая из двух одинаковых	5330
8.	Зеленая, правая из пяти равноудаленных линий	5031

Упражнение 2. Определение дисперсии монохроматора УМ-2.

Так как показатель преломления имеет различное значение для различных длин волн n=f(λ), дисперсия прибора будет также различной для разных участков спектра Д = f(λ). В данной работе определяется линейная дисперсия для следующих участков спектра: 5000 Å, 5500 Å, 6000 Å, 6500 Å. Сначала определяется угловая дисперсия Д=δφ/δλ, а затем линейная Д=f•δφ/δλ.

1. Чтобы определить угловую дисперсию Д=δφ/δλ, надо знать величины δφ и δλ отдельно. Это делается с помощью градуировочного графика, построенного по данным табл.1.1. Величина δλ во всех случаях (для разных участков спектра) берется одинаковой δλ=50Å. Например, от 5050 до 5000 Å, от 5550 до 5500 Å и т.д.

2. Значение δφ, соответствующее данному δλ, определить по градуировочному графику φ=f(λ) так, как показано на рис.1.6.

3. Значение δφ, найденное по графику, заносят в табл.1.2, где:

   1. δ₁φ - значение углового расстояния между спектральными линиями, отличающимися на δλ =50 Å, выраженное в делениях барабана (по графику);

   2. δ₂φ - та же величина, но уже переведенная из делений барабана в угловые секунды. Для этого следует учесть цену деления барабана: 2 градуса по барабану соответствуют 20 угловым секундам поворота призмы: 1⁰бар.=10". Следовательно, δ₂φ=(δ₁φ•10)";

   3. угловая дисперсия Д= δ₂φ/δλ ("/Å);

   4. δ₃φ-угловое расстояние между спектральными линиями, отличающимися на δλ=50Å, выраженное в радианах. В одной угловой секунде содержится 4,85•10^-6 рад. (1"=4,85•10^-6 рад.). Следовательно, δ₃φ=(δ₂φ•4,85•10^-6рад.);

   5. линейная дисперсия Д*=f•δ₃φ/δλ (мм/Å), где f - фокусное расстояние зрительной трубы (f=280 мм).

4. После таблицы измерений 1.2 показать расчет величин Д и Д*.

Таблица 1.2

λ, Å	δ1φ, дел. бар.	δ2φ, ”	δ3φ, рад	Д=δ2φ/δλ("/Å)	Д*=f•δ3φ/δλ(мм/Å)
5000+50
5500+50
6000+50
6500+50

5. По полученным данным построить график зависимости линейной дисперсии Д* от длины волны λ, т.е. Д*=f(λ).