Библиографический список

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.М.:Наука, 1982. С. 382-384, 400--U5.

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.З.М.:Наука, 1971. С. 106-108, 128-144.

2. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. С.150-155, 172-179, 198-206.

3. Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965. С.375-382.

4. Руководство к лабораторным занятиям по физике /Под ред. Л.Л. Гольдина. М. Наука, 1973. С.388-391.

5. Лабораторные занятия по физике /Под ред. Л.Л. Гольдина. М.: Наука, 1983. С.471-473.

Лабораторная работа № 18

ИССЛЕДОВАНИЯ ЯВЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ СВЕТА В МОНОХРОМАТОРЕ

Цель работы: проградуировать призменный монохроматор, измерить средние значения длин волн в спектре лампы накаливания и определить спектральную избирательность светофильтров.

Оборудование: монохроматор УМ - 2 (призменный спектроскоп), ртутная лампа, неоновая лампа, лампа накаливания, набор светофильтров.

Введение.

Монохроматор предназначен для спектральных исследований: определения длин волн источников излучений, качественного и количественною анализе а оптически прозрачных сред и т.д. Оптическая схема прибора и ход лучей в нем представлены на рис.1,

где 1 - источник света; 2 - конденсор; 3 - входная щель с колпачком; 4 - входной объектив; 5 - дисперсирующая призма, приводимая во вращение барабаном 10; 6 - объектив зрительной трубы, фокусирующий свет от призмы на выходную щель, 7; 8 - окуляр с указателем 9 спектральных линий в поле зрения объектива; 11 -шкала с нониусом для отсчета перемещения объектива 4 с помощью винта 12.

Данный прибор использует явление дисперсии – зависимости показателя преломления от длины волны, разлагая белый свет, или исследуемый свет на составляющие: каждой длине волны λ соответствует значение n(λ) - а значит и положение на выходной щели.

Порядок выполнения работы:

Задание 1. Проградуировать монохроматор.

1. Установив ртутную лампу на расстоянии порядка 450 мм от плоскости входной щели 3, включить на пульте питания тумблер "сеть", и кратковременным нажатием кнопки «пуск», возбудить свечение паров ртути. Рабочий режим лампы установится через 10-15 мин.

2. Фокусировкой окуляра 8 добиться четкого изображения указателя 9.

3. Перемещением конденсора 2 по оптической скамье и перпендикулярно оптической оси сфокусировать свет источника на колпачек, стремясь к равномерной и предельной яркости пучка света на белом круге колпачка.

4. Сняв колпачек со щели, сфокусировать изображение нее в поле зрения объектива 4 винтом 12 (но не окуляром).

5. Вращением барабана 10 поворотного устройства дисперсионной призмы 5 монохроматора совместить изображение центра спектральной линии с указателем 9 зрительной трубы. Взять отсчет N по барабану 10 и записать его в табл. 1.

6. Произвести измерения величин N для всех спектральных линий ртути, указанных в табл.1 не менее 3-х раз.

7. Используя данные табл.1, построить градуировочный график монохром..тора (дисперсионная кривая λ = f(N)) в диапазоне длин волн от 4000 А до 7000 А. Рекомендуемый масштаб: 1 мм соответствует 20° по оси абсцисс и 20 А - по оси ординат.

Задание 2. Измерить длины волн всех цветов радуги сплошного спектра и неоновой лампы.

1. Поставить лампу накаливания и проделать измерения согласно пунктов 3, 4, 5 задания 1.

2. Произвести измерения величин .N для середины каждого цвета сплошного спектра (к, о, ж, з, г, с, ф) 3 раза и результаты внести в табл.2.

3. Поставить неоновую лампу и проделать измерения согласно пунктов 3, 4, 5 задания 1.

4. Произвести измерения величин N для каждой линии неона, указанных в табл.2 не менее 3-х раз.

5. По градуировочному графику λ = f(N) определить длины волн сплошно спектра и спектральных линий неона.

Таблица 1

	№п / п		Цвет линии		Относи Тельная яркость		Длина волны А		N1		N2		N3		|N|
	1		ярко - красный		4		6907
	2		красно - оранжевый		5		6234
	3		красно - оранжевый		4		6123
	4		оранжевый		4		6072
	5		желтый		10		5790
	6		желтый		10		5769
	7		ярко - зеленый		10		5460
	8		темно - зеленый		10		4916
	9		ярко - синий		10		4358
	1		синий		1		4347
0
1 1		синий		6		4339
1 2		фиолетовый		5		4108
1 3		фиолетовый		7		4077
1 4		фиолетовый		7		4046

Таблица 2

	№ п/п			Хим. эл -т			Цвет линии			Относит ельная яркость			Длина волны А		N1			N2			N3		|N|
	1			Н			ярко - красный			10
	2						красно -оранжевый			10
	3			Е			оранжевый			5
	4						желтый			10
	5			О			светло - зеленый			4
	6						зеленый			6
	7						зеленый			6
	8			Н			зеленый			5
	9						сине - зеленый			8
	1			л			красный
	2			а			оранжевый
	3 j			м			желтый
	4			п			зеленый
5			а			голубой
6			нака-			синий
7		лив			фиолетовый

Задание 3. Оценить полосу пропускания интерференционных светофильтров. Перед входной щелью 3 монохроматора разместить лампу накаливания, дающей сплошной спектр излучения.

1. Поместить на пути светового пучка интерференционный светофильтр и провести визирование левой и правой границы полосы пропускания светофильтра по уровню половинной максимальной интенсивности, записывая соответствующие показания N барабана 10 в табл.3. Измерения произвести для нескольких светофильтров.

2. По градуировочному графику X = f(№ определить соответствующие длины волн и полосу пропускания светофильтра ∆λ/λ.

Таблица 3

№ п/п	Цвет светофиль­тра	Nлев	Nпp	<Nлев>	<Nпp>	λлев, Å	λпр, Å	∆λ
1
2
3
4
5
6

Контрольные вопросы.

1. Какова оптическая схема монохромзтора? В чем суть принципа его градуировки?

2. Что такое дисперсия света? Элементарная электронная теория дисперсии света.

3. Что называется абсолютным и относительным показателем преломления вещества? Каков физический смысл абсолютного показателя преломления вещества?

4. Что такое преломляющий угол в призме? Ход лучей в призме.

5. В чем суть спектрального анализа? Его практическое применение.

6. В чем отличие дисперсионного спектра от дифракционного?

7. Почему при переходе от одной спектральной линии к другой необходимо каждый раз фокусировать объектив монохроматора?