Описание установки для наблюдения спектров

Для получения спектра излучения исследуемое вещество должно быть раскалено. Разреженные газы в таком состоянии легко получить с помощью электрического разряда. Для этого исследуемый газ заключают в стеклянную трубку, к электродам которой подводят высокое напряжение. Если исследуемое вещество находится в виде кристаллов или порошка, то оно вносится в бесцветное пламя газовой горелки. Если это металл, то на металле зажигают электрическую дугу, в которой металл испаряется, а пары металла дают линейчатый спектр. В данной работе исследуются спектры испускания паров ртути (ртутная лампа) и одноатомного инертного газа неона (неоновая лампа)

Работа выполняется на спектроскопе УМ-2. Работа спектроскопа основана на явлении дисперсии света.

Дисперсия света была открыта в 1666 г. Ньютоном и состоит в следующем. С точки зрения волновой теории видимый свет – это электромагнитные волны с длинами волн λ от 400 до 760 нм. В некоторых средах, например, в стекле, световые волны c различными λ, распространяются с различной скоростью, то есть имеют различный показатель преломления. Если естественный, т.е. белый луч света направить на трехгранную стеклянную призму, то лучи с разными λ вследствие явления дисперсии света, выйдут из призмы под различными углами преломления, и на экране будет наблюдается полоса с семью главными цветами, указанными на рис. 1.

С помощью трехгранной призмы можно разложить на составляющие свет, излучаемый любым искусственным источником. Совокупность длин волн, из которых состоит луч света, испускаемый источником, называется спектром излучения. Если в спектре испускания обнаруживаются все длины волн видимых лучей от 400 до 760 нм, т.е. цвета непрерывно через бесконечное число оттенков идут от красного до фиолетового, то такой спектр называется сплошным. Сплошные спектры излучают раскаленные твердые тела и жидкости. Раскалённые одноатомные газы и пары излучают линейчатые спектры.

Упрощенная оптическая схема спектрометра показана на рис. 3.

4 3 2 1

Рис. 3

Свет от источника 1 через входную щель 2 попадает на объектив коллиматора 3 и параллельным пучком проходит через диспергирующую призму 4. Поворачивая призму 4 на различные углы относительно падающего пучка света, получают изображение щели в свете с различными длинами волн, которое можно наблюдать с помощью окуляра 5.

Общий вид спектрометра приведен на рис. 4.

Рис. 4

Станина 1 спектрометра установлена на рельсе 2, на котором крепятся также другие устройства установки. На призменном столике 3 закреплены призмы, которые с помощью поворотного механизма могут поворачиваться относительно направления падающего луча света. На барабане 4 поворотного механизма нанесены относительные деления - градусы. Отсчет градусов производится против риски визирного устройства 5, скользящего по спиральной канавке. Во время работы шкала и визирное устройство освещаются лампочкой 6, которая включается с помощью тумблера 7. Свет от исследуемого источника света попадает на призмы через коллиматор 8. Коллиматор имеет входную щель 9, ширина раскрытия которой от 0 до 4 мм устанавливается с помощью ручки 10. (Примечание. Щель коллиматора настроена, ручку 10 без крайней необходимости не крутить!). Луч света, пройдя диспергирующие призмы, попадает в объектив зрительной трубы 11 спектрометра, который собирает их в плоскости окуляра 12, через который происходит наблюдение спектральных линий. В фокальной плоскости окуляра зрительной трубы установлен указатель, освещаемой лампочкой. Луч света, проходящий через коллиматор 8, может быть перекрыт заслонкой 13, которая в рабочем положении должна быть открыта.

РТУТНАЯ ЛАМПА И ПУЛЬТ ПИТАНИЯ. Для градуировки прибора служит, установленная на рельсе (см. рис. 5), ртутная лампа ДРШ-250М напряжением 127 В.

	Рис. 5		Рис. 6

Лампа является мощным источником света и закрыта кожухом. Окно лемпы закрыто стеклянной пластинкой 1, которая задерживает ультрафиолетовое излучение. Лампа включается с помощью пульта питания (рис. 6). На передней панели пульта питания расположены тумблеры: «Сеть» (1), ртутной лампы «Лампа ДРШ» (2), «Лампа К12» (3), а также пусковые кнопки (4) и (5) для запуска ртутной лампы.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ртутная лампа установлена на направляющем рельсе, отрегулирована и перемещению не подлежит.

Неоновая лампа смонтирована на основании, которое при необходимости может быть установлено на рельс спектрометра около щели коллиматора.