3. 3. Фотографирование спектра.

Строго придерживайтесь следующей последовательности действий:

1. Кассету с фотопластинкой установить в кассетной рамке (зарядку кассеты пластинкой выполняет лаборант или преподаватель).

2. Шторку входной щели закрыть.

3. Задвижку кассеты открыть до прочерченной прямой.

4. Ширина щели установлена 0,02мм.

5. Диафрагму Гартмана поставить в положение «6».

6. Лампу ДРГС-12 установить на рельсе вплотную к фокусирующей линзе.

7. Тумблер включения в сеть поставить в положение «СЕТЬ»; при этом загорается красная лампочка на передней панели блока питания.

8. Пауза 1 мин.

9. Установить ток лампы 200-250мА на шкале УИП-1.

10. Проверить, падает ли свет от лампы на входную щель.

11. Засечь время и на 30 сек. Открыть шторку решетки .

12. Закрыть шторку решетки.

13. Уменьшить ток до минимума ручкой «20-600В».

14. Выключить питание.

15. Диафрагму Гартмана установить в положение «2».

16. Снять с рельса лампу ДРГС-12.

17. Вплотную к стойке установить водородную лампу.

18. Установить вентилятор так, чтобы он смог охлаждать лампу.

19. Включить вентилятор.

20. Ручку 4 (рис.6.) повернуть по часовой стрелке до напряжения 100-130В.

21. Пауза 1 мин.

22. Вращая водородную лампу вокруг вертикальной оси, навести свет от нее на входную щель.

23. Засечь время и на 1 мин. открыть шторку решетки.

24. Шторку закрыть.

25. Ручку 4 (рис.6.) повернуть против часовой стрелки до упора.

26. Выключить ЛАТР (выключатель 3 рис.6).

27. Задвижку кассеты закрыть.

28. Отсоединить кассету от кассетной рамки.

Все указания по проявлению фотопластинки получите у преподавателя.

4. 4. Обработка результатов.

Если фотографирование спектра произведено правильно, то после проявления на фотопластинке будет наблюдаться следующая картина (Рис.7):

Средний ряд линий - спектр водорода, сверху и снизу – спектры гелия и ртути. Необходимо отметить, что на приведенном рисунке обозначены все линии ртути и гелия; обычно наблюдается меньшее число линий.

Задача состоит в том, чтобы экспериментально определить длины волн линий водорода. Методика расчета состоит в следующем. Прежде всего по формуле 13б вычислите длины волн первых 4-х линий серии Бальмера (все необходимые данные приведены в приложении 1).

Теперь приступим к обработке пластинки. Для этого необходимо положить фотопластинку на столик компаратора и включить люминесцентную лампу. Вращением ручек перемещения столика компаратора в плоскости, необходимо добиться, чтобы спектр был виден в окуляр. К работе прилагается планшет, на котором указано примерное расположение спектральных линий ртути, гелия и водорода. Рядом с линиями эталонного спектра указаны их длины волн. На приведенном ниже рисунке изображен участок пластинки, например, в районе второй линии серии Бальмера.

Идентифицируя пластинку и планшет, видим, что отмеченные на рисунке линии эталонного спектра имеют длины волн λ₁= 4921Å (левая) и λ₂ = 4713Å (правая).

Будем последовательно снимать координаты линий λ₁, λ_H , λ₂. Оптический компаратор позволяет определять координаты с точностью 0,02 мм. На рис.9. показан пример снятия показаний компаратора.

Для уменьшения погрешности определения координат линий вследствие люфта компаратора, необходимо производить измерения за один проход. Зная координаты эталонных линий и их длины волн, можно определить величину D:

(14)

-определяет число ангстрем, приходящееся на 1 мм фотопластинки (эта величина называется линейной дисперсией). Как известно из курса оптики, дисперсия призмы зависит от длины волны. График спектральной зависимости дисперсии призмы (в спектрографе ИСП-51) от длины волны приведен на рис.10.

Рис.10. Спектральная зависимость дисперсии призмы

Далее можно определить длины волн исследуемого спектра:

(15а)

(15б)

В каждом конкретном случае выбор формулы 15а или 15б определяется взаимным расположением линий. Следует помнить, что определяя дисперсию по формуле 14, мы интерполируем кривую дисперсии прямой на участке λ₁ ÷ λ₂. Поэтому для уменьшения погрешности вычисления λ_H , необходимо при расчете выбирать ту из эталонных линий, к которой ближе расположена определяемая линия. Например, для случая, изображенного на рис.7. λ_H определяется по формуле 15а, так как λ_H расположена ближе к λ₁.

Аналогичным образом определяются длины волн всех видимых на фотопластинке линий серии Бальмера.

Сравните полученные результаты с данными теоретических расчетов, для этого заполните таблицу 1:

Таблица 1.

№ линии	Длины волн эталонных Линий, Å		Дисперсия, Å/мм	λ эксп., Å	λ теор., Å	ε, %
	λ1	λ2
1
2
3

Определите погрешность определения длин волн по формуле:

(16)