Экспериментальная установка.

Установка, на которой производятся измерения, является моделью дифракционного спектрального прибора. Она включает в себя (см. рис. 3) :

1 .Источник света (ртутная лампа) с известным спектром излучения .

2.Осветительную линзу (конденсор).

3.Щелъ 3а. Дифракционная решетка.

4.Линзу, создающую параллельный пучок света (коллиматор).

5.Линзу, собирающую дифрагированный пучок света в фокальной плоскости.

6.Окулярный микрометр, служащий для измерения расстояний между максимумами, соответствующими различным длинам волн.

Порядок выполнения работы.

1. Попросить преподавателя включить источник света.

2. На расстоянии 22,5 см от источника света поставить щель. Обратить внимание на то, чтобы высота щели от направляющего рельса была равна высоте лампы.

3. При помощи конденсатора на щели получить резкое изображение светящегося пятна лампы. Пятно спроектировать на середину щели.

4. На расстоянии 11 см от щели поставить коллиматор. Проверить параллельность светового пучка за коллиматором, наблюдая размеры светового пятна на листе бумаги.

5. На расстоянии 13 см от коллиматора поместить держатель с дифракционной решеткой. Вся решетка должна быть равномерно освещена световым пучком, идущим от коллиматора.

6. За решеткой на расстоянии 40,4 см от окулярного микрометра поставить проектирующую линзу L_2.

7. В фокальную плоскость линзы L₂ поместить белый лист бумаги и наблюдать спектр исследуемого излучения.

8. Сфокусировать окулярный микрометр на спектр нулевого порядка.

9. Используя шкалу окулярного микрометра, измерить относительное расположение во всех наблюдаемых спектрах. В поле зрения окулярного микрометра видны три линии ртути λ₂=5460 Ǻ (зел), λ₃=5780 Ǻ (жел), λ₁=4360 Ǻ (син).

10. Зарисовать относительное расположение линий в спектрах второго и третьего порядков. При работе с дифракционной решеткой 10 штрихов/мм зарисовать спектры2,3,4-го порядков. Обратить внимание на то, что цвет спектральной линии λ₃=5780 Ǻ в 3-м порядке сильно отличается от цвета той же линии в соседних порядках. Объяснить чем вызвано такое различие.

11. Сменить решетку. ВНИМАНИЕ! Брать решетку можно только за картонную оправу!

12. Измерения, указанные в пунктах 8-11, проделать для всех трех различных решеток.

13. Используя данные п. п. 8,9,10, нарисовать в масштабе относительное расположение спектральных линий во втором порядке для всех трех решеток.

14. Оценить область свободной дисперсии в различных порядках, считая, что λ=4358 Ǻ.

15. Для всех решеток составить таблицу значений обратной линейной дисперсии во втором порядке для различных участков спектра. Ответить на вопрос, зависит ли величина обратной линейной дисперсии от длины волны.

16. Для трех решеток привести таблицу значений средней обратной дисперсии в различных порядках.

17. Для решетки 1/50 вычислить угловую дисперсию во втором порядке и сравнить ее с результатом, предсказываемым теорией (формула 9). Фокусное расстояние линзы, собирающей дифрагированные лучи, равно 404 мм.