Описание приборов

Для получения спектра излучения исследуемое вещество должно быть раскалено. Разреженные газы в таком состоянии легко получить с помощью электрического разряда. Для этого исследуемый газ заключают в стеклянную трубку, к электродам которой подводят высокое напряжение. Если исследуемое вещество находится в виде кристаллов или порошка, то оно вносится в бесцветное пламя газовой горелки. Если это металл, то на металле зажигают электрическую дугу, в которой металл испаряется, а пары металла дают уже линейчатый спектр. В данной работе исследуются спектры испускания паров ртути (ртутная лампа) и инертного газа неона (неоновая лампа)

Для наблюдения спектров излучения, использован двухтрубный спектроскоп (рис. 2).

2

1 5

3

S *

4

a

Рис.

7

6

Рис. 2. Устройство спектроскопа

Основной частью спектроскопа является прозрачная трехгранная призма 1, закрепленная на столике 2. К столику 2 прикреплены две трубы: неподвижная труба 3, служащая для направления света от источника S на призму, и подвижная труба 4, служащая для наблюдения спектра.

Ход лучей в спектроскопе показан на рис. 3.

Рис. 3.Ход лучей света в спектроскопе

Труба 3, называемая коллиматором, имеет щель шириной а. Щель располагается в главной фокальной плоскости линзы объектива L₁; благодаря этому свет, упавший на щель, выходит из коллиматора и попадает на призму. Претерпев преломление в призме, луч света разлагается на цветные пучки, которые объективом L₂ сводятся в различных точках его фокальной плоскости. Таким образом, в фокальной плоскости объектива мы получаем цветные изображения щели а, т.е. спектр.

Для измерения смещения трубы 4 используется отчетное устройство 5, расположенное около трубы 4 (рис. 2). Принцип работы отсчётного устройства приведен на рис. 4.

Рис. 4.

Полный оборот барабана Б отсчетного устройства перемещает трубу 4 на 1 мм основной шкалы (ОШ). На барабан нанесена нониусная шкала (НШ), которая имеет 50 делений. Следовательно, поворот барабана на одно деление перемещает трубу на 0,02 мм. Следовательно, цена деления конусной шкалы 0,02 мм. Положение обреза барабана относительно основной шкалы указывает целое число миллиметров. Положение нониусной шкалы барабана относительно горизонтальной линии основной шкалы – сотые доли миллиметра. Так положение шкалы, приведенных на рис. 4, дает значение 13,60 мм.

Порядок выполнения работы

Работа состоит из двух упражнений. В первом упражнении по известным линиям спектра паров ртути производится градуировка спектроскопа. Во втором упражнении с помощью проградуированного спектроскопа определяют длины волн линий в спектре излучения неона.

Упражнение 1: градуировка спектроскопа

Для градуировки спектроскопа используется ртутная лампа. Лини линейчатого спектра паров ртути ярко выражены, а значения их длин волн хорошо известны. Для градуировки спектроскопа необходимо выполнить следующие операции.

1. Перемещая блок ламп по направляющим установить ртутную лампу против щели трубы 3 спектроскопа. Внимание: ни в коем случае не передвигать сам спектроскоп относительно ртутной лампы!

2. Включить источник питания установки в сеть. Перевести переключатель источника питания в положение “Ртутная лампа”.

3. Увидев линейчатый спектр паров ртути, вращением барабана 5 отчетного устройства найти жёлтую линию спектра. По жёлтой линии спектра настроить спектроскоп под свой глаз. С этой целью перемещением окуляра 6 вдоль трубы 4 (рис. 2) установить резкое изображение нити визира. Далее перемещением тубуса 7 вдоль трубы 4 установить резкое для вашего глаза изображение линий спектра. Нить визира должна быть параллельна линиям спектра, что при необходимости устанавливается вращением тубуса 7. Внимание: после настройки спектроскопа окуляр 6 и тубус 7 не трогать до окончания измерений.

4. Вращением барабана 5 отсчётного устройства навести черную нить визира на середину первой (жёлтой) линии спектра и сделать отсчет по шкалам отчетного устройства. Аналогичные измерения провести с другими линиями спектра, результаты измерений занести в таблицу 1. По окончании измерений выключить ртутную лампу путём перевода ручки переключатель в нейтральное положение

Таблица 1

№№ опыта	Цвет линий	λ, нм	Отсчет по шкалам, мм
1	Желтая	579
2	Зеленая	546
3	Голубая	436
4	Фиолетовая	405

5. По таблице 1 построить график - градуировочную кривую спектроскопа. Размер графика должен быть формата тетрадного листка (170 х 205) мм. Пределы изменения λ по оси ординат установить от 400 до 800 нм. Нанести равномерную масштабную сетку по осям координат и нанести на график экспериментальные точки. Нанесённые на график точки соединить плавной линией, которая и будет называться градуировочной кривой спектроскопа.