2.Задания для самостоятельной работы

1. Ознакомится с инструкцией по работе со спектрографом и генератором дуги. Зарядить кассету и установить на спектрографе.

2. Подготовивши все для фотографирования спектра; пройти у преподавателя проверку правильности установки конденсорной системы и включения дуги и получить у него разрешение на дальнейшую работу.

3. Произвести фотографирование спектра дуги между железными электродами с разными экспозициями. Для каждой новой экспозиции перемещать кассету поперек дисперсии на необходимое расстояние.

4. Проявить, закрепить, промыть и высушить спектрограмму железа. Произвести на ней тушью надписи обстоятельств съёмки.

5. Ознакомиться с работой спектропроектора. Ознакомиться с содержанием и изучить атласы дугового и искрового спектра железа.

6. Установить спектрограмму в спектрограф и по включению его добиться резкого изображения спектра на экране, а также его необходимые ориентировки.

7. Перемещая рукоятками спектропроектора пластинку вдоль дисперсии для установки нужного участка спектра и сравнивая с атласом, добиться отождествления всех основных линий, получившихся на спектрограмме. При этом слабые линии следует рассматривать на снимке с продолжительной экспозицией, а линии большой интенсивности – на снимках с короткими экспозициями.

8. Продемонстрировать преподавателю ваши отождествления и записать в рабочую тетрадь основные примененные вами приемы. Описать характерные использованные группы линий. Спектропроектор выключается по миновании надобности проектирования спектра. Спектрограмма возвращается в хранилище.

ЛАБОРАТОРНАЯ РОБОТА №4

Получение и изучение спектра солнца

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение франгоуферова спектроизлучения Солнца.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Лабораторный спектрограф ИСП – 51 – 89, астроспектрограф, установленный на телескопе, фотоматериалы, спектропроектор, лупа, атласы спектра солнца, атлас спектра железа.

1.Теорертические сведения.

Спектральный анализ как метод исследований был открыт в середине 19 ого века физиком Кирхгофом и химиком Бунзеном. В результате исследований законов спектрального анализа были сформулированы три закона Кирхгофа:

1. Раскаленные твердые и жидкие вещества испускают непрерывный спектр излучения.

2. Раскаленные газы испускают линейчатый спектр излучения (эмиссионный спектр). При этом каждому химическому элементу свойственен только ему присущий набор длин волн и интенсивностей спектральных линий.

3. Если относительно наблюдателя позади раскаленного газа находится источник более высокой температуры, то газ поглощает излучение именно тех длин волн, которые сам изучает.

Недра солнца имеют более высокую температуру, чем наружные слои. В результате этого солнце имеет спектр, состоящий из темных линий, химических элементов, составляющих его атмосферу, на светлом фоне непрерывного спектра более глубинных слоев.

В 1811 году Фраунгофер, изучая спектр солнца впервые обнаружил в нем темные линии и отметил часть из них большими и маленькими буквами латинского алфавита. Современниками Фраунгофера, линии отмеченные буквами были названы фраунгоферовыми. В последующее время стали называть фраунгоферовыми вообще все линии поглощения, а спектр, состоящий из линий поглощения на фоне непрерывного – фраунгоферовым.

Поглощение излучения газом, согласно третьему закону Кирхгофа, происходит в зависимости от обилия его на пути лучей. Оно может быть (и это основной случай) не полным, так что и в центральной части линии (I) (рис. 1). За счет различных физических явлений происходит поглощение (равно как и излучение – согласно 2 – го закона Кирхгофа) не только в ближайших окрестностях ее. Так что, поглощение характеризуется некоторым контуром линии. В контуре различают центральную часть – в пределах полуширины, т. е. точек контура(см. рис.), соответствующих половине полной глубины линии и крылья – за пределами удвоенной полуширины.

Следует различать понятия контура линии от профиля линии. Вторым называют величину

(2), первым , (где - глубина профиля в данной точке), то есть величину, нормированную по отношению к уровню непрерывного спектра.

За счет крыльев линий, часто перекрывающих друг друга, если линий много, не всегда легко найти уровень непрерывного спектра. Спектр Солнца, а частности, настолько изобилует линиями, что промежутки между ними очень малы и, в основном, в них мы видим не свободный непрерывный спектр, а также с поглощением в крыльях линий.

Спектр видимого диска Солнца изменяется от центра диска к краю из-за различной глубины, с которой достигает нас излучение Солнца.

Спектр дневного неба является спектром рассеянного солнечного света, на распределение энергии в котором сказывается и влияние атмосферы. Поэтому он несколько различен, в зависимости от углового расстоянии от направления на Солнце (по азимуту и высоте). Но в своих главных характеристиках он неизменен – фраунгоферовы линии. В первом приближении, в случае безоблачного неба, это интегральный спектр Солнца, т.е. в нем представлен спектр всех участков Солнца в порциях, в соответствующих яркостям участков диска, имеющих данный спектр. Следует также отметить, что понятие «раскаленного» газа в третьем законе Кирхгофа имеет довольно широкий смысл. В пределе этой температура выше в точке снижения газа.