Лабораторная работа 83 Изучение спектров излучения и поглощения с помощью спектрографа исп-51 Введение

Спектрограф - это спектральный оптический прибор, предназначенный для пространственного разложения излучения на составляющие, отличающиеся по длине волны и фотографической регистрации получаемого спектра. Излучение от исследуемого источника света фокусируют на входную щель спектрографа, которая находится в фокальной плоскости объектива коллиматора (рис. 1). Коллиматор формирует параллельный световой пучок и направляет его на призму (или систему призм) для разложения в спектр. Резкое изображение спектра образуется в фокальной плоскости камерного объектива. В этой плоскости располагают кассету с фотопластинкой. В современных спектрографах вместо фотопластинки устанавливают позиционно-чувствительный фотоприемник, например, фотодиодную линейку, который позволяет осуществлять одновременную фотоэлектрическую регистрацию всего спектра с выводом его графического изображения на экран компьютера, а вместо призмы нередко используют дифракционную решетку. Для измерения длин волн в спектре исследуемого источника спектрограф предварительно градуируют, т.е. устанавливают зависимость между длиной волны и положением соответствующей спектральной линии в регистрируемом спектре. Для этого используют источник с известным спектром, например, ртутную лампу. В данной лабораторной работе регистрация спектра осуществляется визуально. Для этого вместо фотопластинки установлена матовая пластинка со шкалой, на которой виден получаемый спектр. 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. Таким образом можно провести идентификацию вещества, обнаружить его в сложной смеси и определить концентрацию, исследовать строение молекул, кинетику фазовых переходов, химических реакций и т. д.

Спектрографы широко применяются в физических, химических, биологических, геологических, экологических и других лабораториях для спектрального анализа соответствующих объектов. Целью настоящей работы является ознакомление с принципами построения оптической системы и работы спектрографа, а также получение и анализ различных спектров.

Задание 1.Градуировка спектрографа по спектру ртутной лампы и измерение длин волн в спектре неона.

1. Включите ртутную лампу. С помощью линзы-конденсора сфокусируйте излучение лампы на входной щели спектрального прибора. Установите ширину щели примерно 0,5 мм. Аккуратным вращением ручек настройки камерного объектива добейтесь появления на матовой пластинке резкого изображения цветных линий спектра ртути.

2. Вращая барабан поворота призмы, выведите весь спектр (от красных до фиолетовых линий) на матовую пластинку. Уменьшая ширину щели, получите раздельное изображение двух близко расположенных желтых линий. Спектральные линии удобно наблюдать с помощью лупы. После этого настройку спектрографа можно считать законченной.

3. Используя атлас спектральных линий ртути (он имеется в лаборатории), постройте график зависимости длины волны света (от положения (х) на шкале линейки.

4. Включите неоновую лампу. С помощью линзы-конденсора сфокусируйте излучение лампы на входной щели спектрального прибора. Получите раздельное изображение близко расположенных спектральных линий неона. С помощью градуировочного графика определите длины волн наиболее ярких желтых и зеленых линий в спектре неона.