Выбор спектрографа для проведения монохромного фотометрирования зависит прежде всего от расстояния между исследуемыми спектральными линиями. Монохромное фотометрирование рекомендуется провести для дублета натрия NаI:
589,5923 нм (32 S 1/2 - 32 P 1/2)
588,9953 нм (32 S 1/2 - 32 P 3/2)
515,365 нм (32 P 3/2 - 62 S 1/2)
514,909 нм (32 P 1/2 - 32 S 1/2)
и сравнить измерения относительных интенсивностей с теоретическими значениями, которые могут быть вычислены по правилу интенcивностей на основании сериальных формул.
Гетерохромное фотометрирование рекомендуется провести для триплета ртути HgI:
546,073 нм (63 S 2 - 73 S 1)
435,833 нм (63 P 1 - 73 S 1)
404,656 нм (63 P 0 - 73 S 1)
В качества линейчатого спектра используются спектральные лампы низкого давления с парами металлов (ПРК и ДнаС-18). Для исключения самопоглощения режим питания ламп должен быть ослаблен (снижено напряжение питания). В качестве источника сравнения применяется ленточная вольфрамовая лампа СИ.
На фотопленке изопанхром фотографируют спектр ленточной лампы, а затем при тех же условиях освещения входной щели спектрографа – исследуемые спектры. Снимки делаются 3 – 4 раза в разных условиях для усреднения измерений. На эту же пленку наносят марки почернения при помощи ступенчатого ослабителя.
|
|
Полученные два спектра нормального почернения обрабатывают на микрофотометре и по результатам измерений строят характеристические кривые фотопленки для исследуемых рабочих линий. Используя полученные кривые почернения, производят измерения плотности почернения исследуемых линий и соответствующих длин волн в сплошном спектре, определяют .
Измеряя ширину всех исследуемых линий ртути на пленке с помощью компаратора, находят отношение . Значения берут из табл. 1, значения из графика дисперсионной кривой данного спектрографа. Имея эти данные, определяют относительные интенсивности указанных выше спектральных линий в соответствии с выражением (11). Результаты эксперимента сравниваются с теоретическими отношениями интенсивностей, полученных из сериальных формул как отношения 2J +1. Объясняют возможные отклонения измерений от теоретических.
При обработке результатов, когда кривые почернения для разных длин волн параллельны для каждого спектра, а кривые почернения для спектра ртути и участка сплошного спектра с той же длиной волны не параллельны между собой, сплошной спектр стандартного источника используется для определения «чувствительности аппаратуры» (т. е. Спектрографа) в функции длины волны. Обработка производится следующим образом.
Сравнивают почернения пары линий ртути и находят по первому способу их отношение n. Очевидно, что
|
|
,
где I 1 – интенсивность ртутной линии длины волны l1, I 2 - то же, для длины волны l2; L 1 – чувствительность аппаратуры для длины волны l1, L 2 – то же, для длины волны l2.
Сравнивают почернение двух участков сплошного спектра, относящихся к тем же длинам волн l1 и l2, и находят отношение p 1. Очевидно, что
,
где и – интенсивности соответствующих участков сплошного спектра. Для стандартного источника
,
где , и D l имеют те же значения, что и в предыдущем способе. Находят
,
т.е. окончательно
.
По результатам выполненной работы оформляют отчет.
Литература
1. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. - М.: Физматгиз, 1963.
2. Шпольский Э.В. Атомная физика, т. 1, 2. – М.: Наука, 1984.
3. Оптика и атомная физика (лабораторный практикум по физике) / под ред. Р.И. Солоухина. – Новосибирск: Наука, 1976.