§ 58. Спектроскоп

На використанні явища нормальної дисперсії грунтує­ться дія призмових спектроскопів і спектрографів. Принципова схема такого спектроскопа зображена на малюнку 128.

Від щілини коліматора А, розміщеної у фокусі коліма-торної лінзи, на лінзу падає розбіжний пучок світла. Внаслідок заломлення в коліматорній лінзі цей пучок перетворюється на паралельний і падає на призму П (або на дифракційну решітку). Змінивши напрям у призмі (або дифракційній решітці), промені виходять так, що пара­лельними один одному залишаються лише промені однієї частоти (одного кольору).

Потрапляючи через об'єктив у зорову трубу В_у всі пара­лельні промені дають зображення щілини у фокальній площині об'єктива, а оскільки промені різних частот (кольорів) паралельні різним побічним осям, кожне зобра­ження щілини (лінія певної частоти) буде на певному місці спектра. Таким чином, частота тієї чи іншої лінії ви­значається не її кольором, що суб'єктивно і наближено, а місцем у спектрі, яке можна дуже точно зафіксувати.

Через окуляр зорової труби В розглядають уявне, збіль­шене і пряме зображення спектра. Якщо спектроскоп при­значений для вимірювань, то на зображення спектра за допомогою спеціального пристрою накладається зобра­ження шкали з поділками, що дає змогу точно установити положення кольорових ліній у спектрі.

При дослідженні спектрів часто буває доцільним сфотографувати його, а потім за допомогою мікроскопа вивчати. У цьому випадку в фокальну площину об'єктива зорової труби поміщають світлочутливу пластинку або плівку. Такий прилад називають спектрографом.

Чим більшу дисперсію має скло призми, тим більше розширюється спектр. З різних сортів скла найбільшу дисперсію має важке скло — флінт. Для дослідження різних частин спектра застосовують призми з різних речовин. Вибір речовини визначається як дисперсією, так і прозо­рістю. Для ідфріатсудтпг променів застосовують призми з кам'яної солі, оскільки скло непрозоре для довгохви­льових інфрачервоних променів; для «д*»—* цртврмів застосовують звичайні скляні пркзапж і, нарешті, для ультрафаолетознх променів — кварцеві і флюоритові призми. У тих випадках, коли треба дістати дуже широкий спектр, застосовують замість однієї призми ряд ярюм, поставлених одна «і одною.

Завдяки ні і дивп і ній дисверсії щмамвіямц спектри завжди більше рашввфеш в частиш коротких хвжль, наприклад, у фіоашмйй чвешгі ширяв, ніж у «цівшііи У цьому ршцвмЬиі дифракційні спектри мають перед ними перевагу* оскіаиьвж розширені ришоагірвю в усіх дозжжнжх

ХВИЛЬ.

§ 59, Спектри випромінювання

Світло Сонця, електрячиої дуги чи лампочки розжарю­вання роаклвдмаься призмою в суцільну різнобарвну смужку а шеперервшам переходом оддати евектрального кольору в fa—і», «обіо виникає яеперервювй (або суціль­ний) ішлиір. Иііи'цгршІї іч» спектра свідчить яро те, що в сонячвивму світлі (світлі лампочки чи дуги) присутні

коливаявш усіх можливих частот (довжин хвиль).

Досліди показують, що неперервний (суцільний) спектр випромінюють розжарені тверді й рідкі тіла. Гази можуть випромінювати неперервний спектр у тому випадку., коли

перебувають під великим тиском. Ця обставина свідчить про те, що існування неперервного спектра обумовлене не тільки властивостями окремих випромінюючих атомів, а й значно залежить від взаємодії атомів між собою. Адже у твердих тілах і рідинах атоми взаємодіють дуже сильно порівняно з газами. Однак при великих тисках взаємодія атомів починав проявлятися і у газах.

Бліде полум'я газового пальника чи спиртівки дає ледь помітний неперервний спектр (чому?). Внесемо в це полум'я шматочок азбесту, змоченого розчином кухонної солі. На фоні ледь помітного неперервного спектра полум'я спалахує яскрава жовта лінія. Виникнення цієї лінії пояснюється тим, що в полум'ї пальника кухонна сіль випаровується, її молекули розшдплюготься на атоми натрію і хлору, і атоми натрію випромінюють жовте світло. Аналогічно можна спостерігати спектри випромінювання кальцію, стронцію, літію та інших елементів. Для цього в полум'я пальника вводяться шматочки азбесту, змочені в розчинах відповідних солей. Речозини, випаровуючись у полум'ї пальника, дають спектр у вигляді кольорових ліній різної яскравості, розділених широкими темними смугами. Такі спектри називають лінійчастими. Випро­мінювання лінійчастого спектра свідчить про те, що атоми речовини випромінюють світло лише цілком певних частот.

Лінійчасті спектри газів можна спостерігати, змусивши газ світитися в електричному полі. Якщо до щілини спект­роскопа піднести впритул трубку з воднем, увімкнуту до високовольтного трансформатора, то побачимо спектр водню у вигляді червоаої, голубої, синьої і фіолетової яскравих ліній. Аналогічно можна спостерігати спектр гелію, аргону, неону та інших газів.

Вивчення лінійчастих спектрів різних речовин пока­зало, що лінійчасті спектри випромінюють усі речовини в газоподібному атомарному (але не молекулярному) стані, причому кожен хімічний елемент дає свій ліній­частий спектр, який не збігтеться із спектрами інших елементі*.

Якщо речовина перебуває в газоподібному стані, але складається з молекул, а не з атомів, то вона дає смугастий спектр у вигляді ряду світлих смуг, розділених темними проміжками. В дуже точний спектроскоп видно, що кожна смуга складається з великої кількості щільно розміщених ліній.