Министерство науки и высшего образования российской федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Национальный исследовательский томский политехнический университет»

Инженерная школа новых производственных технологий

Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения

Направление: 12.03.02 Оптотехника

ОТЧЁТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

Исследование оптических спектров атомов с помощью высокочастотных безэлектродных ламп ВСБ-2 дисциплина " Физические основы источников излучения"

Выполнила:

студентка группы 4В11 _________________

Проверил:

к.ф-м.н., доцент ОМ, ИШНПТ _________________

Томск - 2023

Цель работы:

1. Научиться пользоваться приборами - монохроматором МДР-2, ртутной

лампой ДРШ-250, прибором питания безэлектродных ламп ППБЛ–3, блоком

приемника излучения (БПИ).

2. Освоить градуировку монохроматора по известному спектру ртутной лампы;

3. Исследовать линейчатые спектры излучения атомов.

4. Закрепить теоретические знания.

Основные понятия и определения.

СПЕКТРАЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ называются оптические приборы, предназначенные для разложения электромагнитного излучения оптического диапазона в спектр по длинам волн и для изучения этих спектров.

ПРИЕМНИКОМ ИЗЛУЧЕНИЯ называется прибор, в котором под действием излучения возникает какой-либо сигнал, или "отклик". Иными словами, энергия электромагнитного излучения преобразуется в нем в другие виды энергии, которые непосредственно и измеряются.

В настоящее время наибольшее распространение получили следующие методы: ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ (приемником служит фотоэмульсия). ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ (приемниками служат фотоэлементы, фотоумножители и тепловые приёмники). В зависимости от типа применяемого приёмника спектральные приборы условно разделяют на СПЕКТРО-СКОПЫ с визуальной регистрацией спектра. СПЕКТРОГРАФЫ с фотографической регистрацией и СПЕКТРОМЕТРЫ (СПЕКТРОФОТОМЕТРЫ) с фотоэлектрической регистрацией.

СПЕКТРОМ ИЗЛУЧЕНИЯ называют зависимость спектральной плотности энергии излучения от длины волны.

Каждый спектральный прибор характеризуется следующими основными ПАРАМЕТРАМИ: ЛИНЕЙНОЙ ДИСПЕРСИЕЙ (УГЛОВОЙ ДИСПЕРСИЕЙ), РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ, ОБЛАСТЬЮ ДИСПЕРСИИ и СВЕТОСИЛОЙ.

ЛИНЕЙНАЯ ДИСПЕРСИЯ определяется как отношение где dl -расстояние в спектре между излучениями с весьма близкими длинами волн  и   d.

УГЛОВАЯ ДИСПЕРСИЯ определяется как отношение где d – угол между параллельными пучками с длинами волн ₁ и  , различающиеся на d  ₂  ₁.

ОБЛАСТЬЮ ДИСПЕРСИИ называют ту область длин волн в спектре, где имеется однозначная связь между длиной волны спектральной линии и её положением в спектре.

СВЕТОСИЛА спектрального прибора  характеризует фотометрические свойства прибора - она равна коэффициенту пропорциональности между яркостью источника В и непосредственно измеряемой энергетической величиной Ф, т.е. Ф =   В

СПЕКТРАЛЬНЫЙ ПРИБОР СОСТОИТ из трёх основных частей: ВХОДНОГО КОЛЛИМАТОРА (входной щели и объектива). ДИСПЕРГИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ (ПРИЗМА или ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА) ВЫХОДНОГО КОЛЛИМАТОРА (выходной щели и объектива) (см. Рис.1). При освещении входной щели от исследуемого источника из объектива коллиматора выходят параллельные пучки света от каждой точки щели. Эти пучки спектрально неразложенного света направляются в диспергирующую систему. ДИСПЕРГИРУЮЩАЯ СИСТЕМА преобразует падающий на неё параллельный пучок спектрально неразложенного излучения в совокупность параллельных пучков монохроматических излучений, отклоненных на различные углы  в зависимости от длины волны. В результате действия диспергирующей системы из неё выходит набор параллельных пучков, число которых определяется набором длин волн, входящих в состав исследуемого излучения. Совокупность монохроматических параллельных пучков, выходящих из диспергирующей системы, попадает далее в выходной объектив, который фокусирует отдельные параллельные пучки и образует в его фокальной плоскости совокупность "изображений" входной щели S₁ в свете различных длин волн. Число "изображений" определяется числом монохроматических составляющих в спектре источника, а их интенсивность - спектральной яркостью излучения в каждой длине волны.

В призменных спектральных приборах пространственное разложение в спектр осуществляется в результате дисперсии материала призмы, т.е. за счёт зависимости показателя преломления материала призмы от длины волны, n  n() . Поскольку углы отклонения  параллельного пучка призмой зависит от показателя преломления, а n в свою очередь зависит от  , то пучки разных длин волн отклоняются призмой на различные углы, т.е.  . При этом угловая дисперсия призмы, оказывается зависящей от величины называемой ДИСПЕРСИЕЙ МАТЕРИАЛА призмы. Чем больше тем больше при прочих равных условиях, угловая дисперсия. Величина и область прозрачности материала являются основными параметрами, определяющими интервал длин волн наиболее эффективного использования призм из данного материала.