Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление дифракции света?

2. Объясните условия наблюдения дифракции света.

3. Объясните метод зон Френеля.

5. Объясните дифракцию от одной щели, двух щелей и от дифракционной

решетки.

6. Какова окраска нулевого максимума и каков порядок следования цветов

в дифракционных максимумах при освещении дифракционной

решетки белым светом?

7. Объясните устройство гониометра.

Работа № 7 (10) изучение работы mohoxpомаtopa и его градуировка

Приборы и принадлежности: монохроматор УМ-2. ртутная лампа ДРШ, неоновая лампа МН-5, конденсор, пульт питания.

Устройстве монохроматора

Призменный монохроматор-спектроскоп УМ-2 предназначен для спектральных исследований в диапазоне длил воля от 3800 до 10000 Å (1 Å = 10^– 10 м).

Рассмотрим принцип действия простейшего спектрального прибора о призмой, схема которого изображена на рис. 1.

Через узкую щель S , расположенную в главной фокальной плоскости линза L₁, на последнюю падает узкий пучок белого света, который на выходе из линзы всегда будет параллельным. Такие устройства, назначение которых давать параллельный пучок света, называются коллиматорами.

Если щель параллельна основанию призмы P , после преломления в ней пучки света разных длин волн фокусируются линзой L₂ в ее фокальной плоскости MN ,где получается ряд монохроматических (цветных) изображений щели S. Наибольшую длину волны и наименьший показатель преломления имеет красный свет, поэтому красные лучи отклоняются призмой меньше других. Рядом с ними будут лучи оранжевого, потом желтого, далее зеленого, голубого, синего и, наконец, фиолетового цвета. Происходит разложение падающего на призму сложного белого света на монохроматические составляющие, т.е. получается сплошной спектр.

В сплошном спектре представлены все цвета (длины волн), причем переход от одного цвета к другому совершается постепенно и непрерывно.

При излучении источником света волн определенных длин

изображения входной щели окажутся пространственно разделенными, в результате чего получается линейчатый спектр, состоящий из ряда резко очерченных цветных линий, отделенных друг от друга широкими темными промежутками.

Универсальный монохроматор-спектрометр УМ-2 представляет собой сложный оптический прибор, предназначенный для различных спектральных исследований и решения ряда аналитических задач. Принципиально его оптическая схема не отличается от схемы, изображенной на рис.1. Внешний вид монохроматора УМ-2 приведен на рис.2. Основные части монохроматора - коллиматор 1, призменный столик с поворотным механизмом 2 и выходная зрительная труба 3.

Коллиматор. Входная щель 4 снабжена микрометрическим винтом 5, который позволяет открывать щель на нужную ширину. На входную щель надета насадка с объективом 6, в фокальной плоскости которого установлены ножи входной щели. Ввиду того, что фокусное расстояние объектива для каждой длины волны различно, предусмотрена возможность фокусировки объектива. Фокусировочное движение объектива производится маховичком 7.

В трубе коллиматора имеется окно с миллиметровой шкалой 8 и нониусом 9, по которым определяется положение объектива.

Шкала фокусировки может освещаться лампочкой. Между щелью и объективом помещен затвор, с помощью которого можно закрывать доступ света в прибор. Движение затвора управляется рукояткой 10. Призменный столик с поворотным механизмом. Поворотный столик с призмой 2 вращается вокруг вертикальной оси при помощи микрометрического винта с отсчетным барабаном 11. На барабане нанесена винтовая дорожка с градусными делениями. Вдоль дорожки скользит указатель поворота барабана 12. При вращении барабана призма поворачивается и в поле зрения зрительной трубы можно наблюдать различные участки спектра,

Выходная зрительная труба. Лучи света, пройдя диспергирующую призму, попадают в объектив выходной трубы монохроматора, который собирает их в своей фокальной плоскости и дает изображение входной щели. Изображение спектра рассматривается через окуляр 13. В фокальной плоскости окуляра зрительной трубы имеется указатель, который можно перемещать в горизонтальном направлении вращением маховичка 14. Фокусировка окуляра на отчетливую видимость указателя и спектральных линий производится с помощью маховичка 15. Указатель освещается лампочкой через сменные светофильтры 16. В этом случае монохроматор работает как спектроскоп.

В случае необходимости окуляр может быть заменен выходной щелью, пропускающей одну ир линий спектра, и тогда прибор служит монохроматором. В данной работе выходная щель не применяется.

На основании монохроматора расположены тумблеры 17 для включения лампочек осветителей шкал прибора и указателя спектральных линий. Яркость освещения указателя регулируется реостатом 18, а цвет острия указателя меняется поворотом барабана со светофильтрами, расположенного над окуляром.

Монохроматор скреплен с оптической скамьей 19, на которой располагается необходимые для выполнения работы источники света и другие принадлежности.