ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Методические указания

к выполнению лабораторных работ

общего физического практикума по курсу ОПТИКА

(раздел: Спектрофотометрия)

Казань, 2001 г.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета физического факультета

Составители: проф. Гильмутдинов А.Х, доц. Захаров Ю.А., доц. Нагулин К.Ю.,

Рецензент: Фишман А.И., д. ф.-м. н., профессор, заведующий кафедрой оптики и спектроскопии Казанского университета.

@ Физический факультет Казанского госуниверситета.

Предисловие

В данной методической разработке содержатся описания лабораторных работ по спектрофотометрии.

Разработку следует рассматривать как руководство к решению экспериментальных задач, но не как самостоятельное учебное пособие. Для полного описания изучаемых явлений и анализа полученных результатов студентам необходимо пользоваться литературой, которую им рекомендует лектор в соответствии с программой изучаемого курса. В конце каждой работы авторы разработки приводят списки дополнительной литературы, которая поможет студентам более глубоко разобраться в изучаемых вопросах.

Следует отметить, что лабораторные работы физического практикума кафедры общей физики постоянно модернизируются и обновляются в соответствии с требованиями учебной программы. Поэтому они являются результатом труда преподавателей и сотрудников нескольких поколений.

Лабораторная работа 81 Изучение спектров излучения и поглощения с помощью монохроматора ум-2 Введение

Монохроматор - это спектральный прибор, осуществляющий пространственное разложение излучения на составляющие, отличающиеся по длинам волн, с целью выделения отдельной составляющей спектра. Излучение от исследуемого источника света фокусируют на входную щель монохроматора, которая находится в фокальной плоскости объектива коллиматора (рис. 1). Коллиматор формирует параллельный световой пучок и направляет его на преломляющую призму для разложения в спектр. Резкое изображение спектра образуется в фокальной плоскости камерного объектива. В этой плоскости располагают выходную щель монохроматора, которая пропускает узкий участок спектра. За выходной щелью обычно помещают фотоприемник (фотоумножитель, фотоэлемент и т.п.), с помощью которого регистрируют интенсивность прошедшего излучения. Нужный участок спектра направляют на выходную щель поворотом призмы, вращая барабан с делениями шкалы. Для измерения длин волн в спектре исследуемого источника монохроматор предварительно градуируют, т.е. устанавливают зависимость между делениями барабана и длиной волны на выходной щели монохроматора. Для этого используют источник с известным спектром, например ртутную лампу, а вместо выходной щели помещают окуляр с риской для визуального наблюдения спектральных линий.

Для получения спектров поглощения луч от источника сплошного спектра пропускают через исследуемое вещество и затем направляют в спектральный прибор. При этом регистрируют изменения в спектре источника, вызванные исследуемым веществом.

Монохроматоры широко применяются в физических, химических, биологических, геологических, экологических и других лабораториях для спектрального анализа соответствующих объектов.

Задание 1. Градуировка монохроматора по спектру излучения ртутной лампы.

1. Включите в сеть блок питания ртутной лампы. Вилку провода от монохроматора воткните в гнездо 3,5В для питания лампочки-подсветки окуляра. Включите тумблер на основании монохроматора. Проверьте наличие подсветки, открыв верхнюю крышку на окуляре. Глядя в окуляр и поворачивая его кольцо, наведите на резкость изображение треугольного маркера. Цвет маркера можно менять поворотом кольца на устройстве для подсветки. Его подбирают таким, чтобы маркер был четко виден на фоне исследуемой спектральной линии.

2. Зажгите ртутную лампу (включением тумблера и нажатием кнопки). С помощью линзы сфокусируйте изображение источника света на щель монохроматора, так чтобы световое пятно полностью заполняло входное отверстие. Установите примерно средний размер щели вращением ее микрометрического винта.

3. Наблюдая в окуляр и вращая барабан монохроматора, выведите в поле зрения желтые спектральные линии.

4. Уменьшая ширину щели и регулируя резкость изображения спектра винтом на коллиматоре, получите раздельное резкое изображение двух узких желтых линий.

5. Вращая барабан монохроматора, пронаблюдайте все линии от красных до фиолетовых в спектре ртути (спектр Hg с указанием длин волн имеется в лаборатории).

6. Последовательно, начиная с фиолетовой, совмещайте спектральные линии с маркером окуляра и фиксируйте деления на шкале барабана.

7. Постройте градуировочный график монохроматора, откладывая по одной оси деления барабана, а по другой значения длин волн спектральных линий.

8. После окончания измерений отключите ртутную лампу.