2. Устройство спектроскопа

Для исследования видимой части спектра служат различные спектроскопы. Один из наиболее простейших изображен на рис.2. Двухтрубный спектроскоп состоит из коллиматора "К", столика с призмой "П" и зрительной трубы "З", которая перемещается отно­сительно призмы микрометрическим винтом "В".

Длина трубки коллиматора (расстояние между щелью и лин­зой) такова, что щель, являющаяся вторичным источником света, находится в фокальной плоскости линзы. Поэтому после линзы лу­чи к призме идут параллельным пучком. Пройдя через призму, лу­чи будут отклоняться по-разному, в зависимости от их длины волны.

Так как лучи с одной и той же длиной волны после призмы также параллельны между собой, то они собираются в одной точке (точнее, на линии, представляющей собой изображение щели кол­лиматора, проходящей через одну из точек фокальной плоскости объектива зрительной трубы). Для получения необходимого увеличения, полученные спектральные линии рассматриваются с помощью окуляра с нитью для отсчета. Чтобы перейти от одной линии спектра к другой, перемешают миллиметровые деления, а барабан винта разделен на 50 частей. Ход винта равен 1мм, следователь­но, цена деления на барабане винта:

Положения каждого изображения щели можно характеризовать отс­четом на винте и барабане. Выполняемая работа состоит из 2-х частей.

3. Выполнение работы

Упражнение 1. Градуировка спектроскопа.

Градуирование спектроскопа производится с целью выразить показания микрометрического винта в длинах волны. Для этой це­ли используют источник света с хорошо изученным спектром. В качестве такого источника в данной работе используется дуговая ртутная лампа, помещенная в специальный кожух, укрепленный на подставке. Можно для градуировки спектроскопа воспользоваться газоразрядной трубкой, наполненной гелием. Градуирование спектроскопа производится следующим образом:

1. Устанавливают коллиматор спектроскопа на расстояние 10-15 см от щели кожуха ртутной лампы. Включают лампу в сеть. Через 2-3 мин. лампа ярко разгорается. Перемещением спектрос­копа добиваются появления в поле зрения зрительной трубы спектра ртутной лампы. Перемещая окуляр зрительной трубы спектроскопа, получают четкое изображение спектральных линий.

2. С помощью микрометрического винта устанавливают нить окуляра зрительной трубы на крайнюю спектральную линию (крас­ную) в спектре ртутной лампы и записывают показания микромет­рического винта. Затем последовательно переводят нить окуляра на все яркие линии, записывая каждый раз показания винта. За­тем повторяют измерения, перемещая зрительную трубку в обрат­ном направлении. Результаты измерений заносят в таблицу.

Таблица 1

Длина волны некоторых линий в спектрах ртутной лампы.

Цвет линий	Длина волны спектральной линии ртутной лампы, нм	nпр	nобр	nср
Красный	660
	624
Жёлтый	579
Жёлто-зелёный	546
Зелёный	492
Синий	436
Фиолетовый	411
	406

3. Зная длины волн спектральной линии ртутной лампы, строят график градуировки, откладывая по оси ординат длины волн, а по оси абсцисс показания микрометрического винта.

Рис. 2

Упражнение 2. Изучение спектра водорода.

1. Отключают ртутную лампу. Не перемещая спектроскоп, устанавливают между лампой и спектроскопом, подставку с газоразрядной трубкой, наполненной водородом. Наводят зрительную трубу на наиболее интенсивные линии в спектре водорода и запи­сывают показания микрометрического винта.

2. По графику определяют длины волн спектральных линий водорода и на основании формулы (2) вычисляют постоянную Ридберга. В спектре водорода возможно появление слабых линий, принадлежащих молекулам (Н₂). Эти линии, следует пропустить. Обычно для атомарного водорода в видимой части спектра наблюдается 3-4 наиболее интенсивных линий. Результаты измерений оформить в виде таблицы.