4. Варианты заданий

№ п/п	Задания	Варианты
1.	Проградуировать установку для измерения спектральной плотности излучения в заданном диапазоне длин волн.	Разные измеряемые величины (СПЭЯ и СПСИ) и способы получения их абсолютных значений Разные монохроматоры и спектральные диапазоны измерения. Разные рабочие лампы. Разные приемники излучения
2.	Измерить спектральную плотность излучения газоразрядной лампы в заданном спектральном диапазоне	Разные исследуемые лампы
3.	Оценить погрешность измерений, обусловленную рассеянием света в монохроматоре	Разные методы и длины волн, для которых оценивается погрешность, разные светофильтры

5. Методические указания по выполнению работы

1. Для измерения указанной преподавателем спектральной характеристики (СПЭЯ или СПСИ) выбрать рабочую светоизмерительную лампу и собрать соответствующую схему освещения входной щели согласно рис. 8.1 или 8.2.

2. При градуировке и измерениях следует обеспечивать одинаковое (желательно максимальное) заполнение светом входного объектива монохроматора. Тогда значения , _к(), и _м(), входящие в формулы (8.1) - (8.4), при работе со сравниваемыми лампами будут одинаковыми.

3. В соответствии с заданным спектральным диапазоном измерений выбрать и установить за выходной щелью приемник излучения, подключить лампу и приемник к источникам питания и электроизмерительным приборам. Подать питание на лампу и приемник для стабилизации их параметров до начала измерений. Режимы и время стабилизации указываются лаборантом.

4. По появлению и исчезновению фототока проверить соответствие нулевого отсчета барабанов регулировки щелей монохроматора моменту их раскрытия. При необходимости - оценить поправки к показаниям барабанов.

5. Градуировку по лампам накаливания и измерения источников со сплошным спектром или спектром, состоящим из фона и большого числа близко расположенных линий, следует производить при постоянном интервале , выделяемом монохроматором во всем спектральном диапазоне измерений (5 пли 10 нм по указанию преподавателя). Измерения рекомендуется проводить при соотношении размеров щелей а₁<<a₂, установив постоянную ширину a₁=0,02-0,05 мм и регулируя a₂ в соответствии с зависимостью дисперсии от длины волны a₂=D_l().

6. При исследовании источников с линейчатым спектром выходную щель делают несколько шире изображения входной, обеспечивая выход из монохроматора всего потока излучения измеряемой линии. Ширину а₂ подбирают экспериментально, наблюдая за изменением фототока при ее плавном увеличении.

7. Если при исследовании смешанного спектра требуется раздельно измерить вклад линий и сплошного фона, следует барабаном длин волн установить нужную линию и измерить зависимость фототока от ширины выходной щели. Доля фототока, обусловленная излучением линии i' и фона i", определяется в соответствии с рис. 8.3.

8. Измерение спектрального распределения энергетической яркости. При градуировке и измерениях необходимо с помощью конденсора получить на входной щели четкое изображение нужного участка светящего тела ленточной или исследуемой лампы. Для ограничения измеряемого участка по высоте используется диафрагма Гартмана, установленная в пазу перед входной щелью.

9. Градуировку установки произвести по ленточной лампе согласно п. 5, измерив фототок приемника i₀() через заданный интервал . Градуировочный коэффициент для измерения СПЭЯ (величина, обратная спектральной чувствительности спектрометра) рассчитывается по формуле

(8.5)

Градуировочный коэффициент для измерения энергетической яркости спектральных линий рассчитывается по формуле

, (8.6)

где ₀ - ширина спектрального интервала, выделяемого; монохроматором при градуировке по ленточной лампе.

10. Для измерения СПЭЯ источника со сплошным спектром измерить фототок i() через заданный интервал  в соответствии с указаниями п. 5. Рассчитать значения СПЭЯ по фомуле

. (8.7)

Множитель учитывает возможное различие размеров щелей при работе с образцовой и исследуемой лампами, если геометрия или яркость сравниваемых источников сильно отличается. Из-за малой точности измерения высоты входной щели измерение СПЭЯ в абсолютных единицах следует производить при h=h₀. Желательно также работать при а₁=а_1,0 и а₂=а_2,0.

11. Для измерения энергетической яркости спектральных линий источника с линейчатым спектром измерить значение фототока для заданных линий с учетом указаний п. п. 6 и 7. Рассчитать значения энергетической яркости линий по формуле

, (8.8)

где

12. Измерение спектрального распределения силы излучения.

Для градуировки спектрометра в абсолютных единицах СПСИ следует использовать образцовую (рабочую) светоизмерительную лампу типа СИС 40-100, аттестованную либо непосредственно по СПСИ в абсолютных единицах, либо по силе света I_v,0 (или силе излучения I_e,0) и СПСИ в относительных единицах _о(). В последнем случае переход от относительных к абсолютным значениям СПСИ осуществляется по формуле

или (8.9)

.

13. При градуировке и измерениях схема освещения входной щели должна соответствовать рис. 8.2 (вариант схемы указывается преподавателем). Расстояния l₀ и l от образцовой и исследуемой ламп до светорассеивающей пластины устанавливают из условий выполнения закона квадратов расстояний и работы при значениях фототоков i₀ и i одного порядка.

14. Градуировку установки производят по образцовой лампе согласно указаниям п. 5, измеряя фототок приемника i₀() через заданный интервал . Градуировочный коэффициент для измерения СПСИ рассчитывают по формуле

(8.10)

Градуировочный коэффициент для измерения силы излучения линий определяется по формуле

,

где ₀- ширина спектрального интервала, выделяемого монохроматором при градуировке.

15. Для измерения СПСИ источника со сплошным спектром измеряют фототек i() через заданный интервал  с учетом указаний п. 5. Значение СПСИ рассчитывают по формуле

, (8.11)

где .

При невысокой точности измерений расстояний l₀ и l, измерения СПСИ в абсолютных единицах желательно производить при l₀ = l (см. также п. 10).

Если для исследуемого источника задано значение интегральной величины I_v или I_e, зависимость СПСИ от  выгоднее определить в относительных или произвольных единицах (без учета множителя М_I^, если он не зависит от ) и перейти к абсолютным значениям СПСИ по формулам вида (8.9). Тем самым устраняется погрешность, связанная с неточным определением множителя М_I^ и уменьшается влияние разной геометрии сравниваемых источников и соответствующих схем освещения.

16. Для измерения силы излучения, соответствующей отдельным спектральным линиям, измерить значения фототека i´() для заданных линий с учетом указаний п. п. 6 и 7. Значения силы излучения рассчитать по формуле

, (8.12)

где .

17. Для оценки погрешности измерений , вносимой рассеянием света в монохроматоре , следует измерить значения фототока на заданной длине волны  при установленном перед входной щелью (i₁) и выведенным (i₂) узкополосном или отсекающем светофильтре, прозрачном только в той узкой области спектра, в которой оценивается влияние рассеянного света. Тогда

, (8.13)

где _ - коэффициент пропускания светофильтра на заданной длине волны.