840

-42-

hv	rnn	=W-W=
		,'1: ';

Частота излучаемого света

(2.12)

2.2.2. Молекулярные спектры.

спектры молекул совершенно не похожи на спектры

входящих в их состав атомов. Спектры молекул обычно состоят из отдельных полос, один край из которых резок (он называется квантом полосы), другой - размыт.

Молекулярные спектры называются полосатыми. Каждая

полоса состоит из отдельных очень близко стоящих друг от друга линий, которые к канту сгущаются так, что эта часть полосы кажется сплошной.

Большая сложность молекулярных спектров указывает на

существование в атомах, связанных в молекулы, большего числа

энергетических уровней по сравнению с тем, что имеется в

независимых отдельных атомах.

http://www.mitht.ru/e-library

- 43 ~

2.2.3. Сплошные спектры

Накалённые до высокой температуры ТВёрдые и жидкие

тела, плотные газы и пары излучают свет. при разложении

которого получается сплошной спектр, имеющий ВИД цветной

полосы с непрерывным переходом из одного спектрального цвета

в другой. Распределение энергии по длинам волн в сплошном спектре является функцией температуры тела излучателя.

2.2.4. Спектры поглощенuя

Если поместить поглощающее свет тело между источником света, дающим сплошной спектр, и щелью спектрального

аппарата, с помощью которого испускается спектр, то в этом

случае на фоне сплошного спектра будут видны тёмные области

поглощения, соответствующее тем длинам волн, которые

поглощаются данным веществом.

Образовавшийся в данном случае спектр называется

спектром поглощения, или абсорбционным спектром.

Вид спектра поглощения зависит от поглощающего вещества. Для разных веществ области поглощения получаются в различных спектральных областях и имеют различную ширину

и интенсивность.

Различают следующие ВИДЫ поглощения:

~) б -'-' е 6 г С ;" !i О Щ е i-! !I\ е когда ослабевае', $1рКССТс асе};

lо"ощени5=' ""аки)( вещес:в имеет ВИД широю'1}( ;"'Олое.

http://www.mitht.ru/e-library

-44-

И з б и Р а т е л ь н О е п о г л о Щ е н и е I когда интенсивно поглощаются лучи в небольшом интервале длин волн. В этом случае спектр состоит из одной или нескольких тёмных полос на фоне сплошного спектра. Избирательное поглощение особенно

резко выражено в спектрах поглощения газов.

Исследования спектров излучения и спектров поглощения является тонким методом качественного анализа. Исследование интенсивности спектральных линий позволяет применять этот

метод для количественного анализа.

2.3 Описание установки

Наблюдение спектральных линий и измерения их положения производятся на монохроматоре УМ2 со стеклянной оптикой.

Внешний вид установки представлен на рис. 2.2

Монохроматор 12 укpenлён на оптической скамье (рельсе), где

также размещены конденсор 6 и источник света 7, эакреМённые

на штативах. Объектив коллиматора, система диспергирующих

приэм, а также объектив зрительной трубы находятся внутри

корпуса монохроматора. Входная щель 5 регулируется по ширине

микрометрическим винтом 8. Щель установлена. Трогать

микрометрический винт не рекомендуется !!! Ртутная лампа

включается блоком питания 10.

http://www.mitht.ru/e-library

-45 -

Рис.2. 2. Внешний вид усmановки

Объектив коллиматора ДOlDКeH быть установлен таким образом, чтобы его щель находилась в фокусе объектива.

Данный прибор настроен на зелёную линию ртути. На боковой

стороне прибора расположена шкала с нониусом 4,

показывающая положение объектива коллиматора. Подсветка

шкалы включается тумблером 9.

В фокальной плоскости объектива зрительной трубы расположена

выходная щель. Для установки положения спектральной линии в

плоскости выходной щели имеется индекс в

http://www.mitht.ru/e-library

- 46-

виде треугольника (зелёного цвета). Индекс наблюдается

через окуляр < Ввод спектральной линии на индекс производится

'lOBOPOTOrv; диспергирующих ;'ризм (; IОМОЩЫС барабана 2,.

Индекс освещается лампочкой 2. Непосредственно ПОД

лампочкой расположен диск с набором светофильтров.

Поворачивая диск, можно осветить индекс жёлтым, красным,

зелёным светом (В данном случае).

Окуляр 1 может устанавливаться на резкое для наблюдателя

изображение индекса и спектральных линий вращением металлического кольца с нарезкой 11.

. отчетны M устройством прибора является барабан 3, который

соединён С системой диcnергирующих призм. При повороте

барабана на одно деление (2 О) система приэм поворачивается на

20".

Монохроматор УМ2 является симметричной системой;

фокусное расстояние его коллиматора равно фокусному

расстоянию зрительной трубы (f =28 см).

Источником света в данной работе ЯВЛЯЮТСЯ ртутная лампа и

лампа накаливания. Ртутную лампу следует включать только в то

время, когда ведутся наблюдения, Т.К. от продоroкительной

работы интенсивность свечения понижается. Если ртутную лампу

выключили, то повторное включение возможно только после её

охлаждения.

Спектральные аппараты служат для пространственного

разделения лучей различны x длин волн. Принципиальная схема

монохроматора представлена на рис. 2.3. Схема состоит из трёх

http://www.mitht.ru/e-library

·47·

основных частей: коллиматора 2-4, служащего для получения

параллельного потока лучей, диспергирующей системы 5

(призмы), разлагающей немонохроматический свет в спектр. и

зрительной трубы 6-8 для наблюдения спектра.

-...._.		_.~.
		~			5
1	2	3	4

6 с: :>

.

7 'I'

8 <: ::>

Рис. 2.3. Ход лучей в оптической системе монохроматора

Ход лучей в данной схеме следующий. Свет от источника 1

проходит через конденсор 2 и освещает щель 3, которая

расположена в фокальной плоскости объектива коллиматора 4.

Из объектива параллельный коллимированный пучок лучей

направляется на диспергирующую систему 5.

Если источник испускает немонохроматический свет. то

вследствие того, что волны различных длин по-разному

http://www.mitht.ru/e-library

-48 -

преломляются в призмах из-за дисперсии показателя

'lреломления, произойдёт разложение света на

iv10нохроматичеСi<V1е составляющие v. iAЗ системы призм Выйду....

параллельные пучки лучей, соответствующие волнам

определённой длины А1, А2,Аз

Эти параллельные пучки лучей собираются в фокальной плоскости 7 объектива 6 зрительной трубы в виде спектрального изображения щели 3. Если источником света служит лампа низкого давления, содержащая инертный газ в атомарном

состоянии, то спектральное изображение щели 3 будет иметь вид

цветных полос, соответствующих атомному линейному спектру

газа лампы. Спектр можно наблюдать через окуляр 3, при этом

спектральные линии выводятся на выходную щель зрительной

трубы, расположенную в плоскости 7.

2.4. Вывод расчfтной формулы

Основными характеристиками спектрального аппарата

являются угловая и линейная дисперсии. Угловая дисперсия (3

зависит только от диспергирующего элемента аппарата.

Линейная

дисперсия

I

определяется,

кроме

того,

геометрическими условиями фокусировки спектра. Угловая

дисперсия определяется как отношение разности углов

отклонения &р двух спектрально близких монохроматических

http://www.mitht.ru/e-library

·49 -

пучков лучей к разности их длин волн дл. Следовательно, мера

угловой дисперсии

(2.13)

Если угловому расстоянию дф соответствует линейное

расстояние 8s в плоскости изображения 7 объектива

зрительной трубы прибора, то линейнаядисперсия 1= бs/ дА.

По величине угловой дисперсии можно получить значения линейной дисперсии.Действительно, если расстояние между

двумя спектральными линиями, отличающимися по длине волны

на дл, равно t5S в плоскости 7 (рис. 2.3), то расстояние при

малых углах свяэанно с углом &р равенством

оЗ =fo<p

где f - фокусное расстояние объектива зрительной трубы.

Отсюда получим

1= f дф .

дА

Следовательно,

1= ff3

(2.14)

http://www.mitht.ru/e-library

- 50-

Дисперсия спектральных аппаратов имеет различное

значение в разных участках спектра. Поэтому угловое и линейное

расстояние между спектральными линиями, отличающимися пс

длине волны на одну и ту же величину, будут также различными в

разных участках спектра.

В данной работе предлагается определить линейную

дисперсию спектрального аппарата - монохроматора УМ-2 во

всём диапазоне видимого спектра и найти графический закон

изменения дисперсии с длиной волны.

2.5. Приборы и принадлежности

Монохроматор УМ-2, ртутная лампа, лампа накаливания с

источником тока, блок питания для ртутной лампы, кюветы с

исследуемой ЖИДКОСТЬЮ.

2.6Порядок выполнения работы

2.6.1Задание 1. Градуировка шкалы монохроматора УМ-2.

2.6.1.1.Шкала барабана монохроматора градуируется для,

того чтобы выразить показания шкалы барабана в длинах волн.

Для градуировки используется линейчатый спектр ртутной лампы.

Поставьте перед щелью 5 (рис. 2.2.) на оптическую скамью

http://www.mitht.ru/e-library

- 51·

конденсатор 6 на расстояние 13 см. закрепите его с помощью

винта на штативе.

2.6. 1.2. На расстоянии 35 см от щели поместите ртутную

лампа, проверьте включение её вилки в гнёзда блока питания 1О

(ЭПС-3).

2.6.1.3. Включите блок питания (ЭПС-3) в сеть переменного

тока напряжением 220 В.

2.6.1.4.Поставьте тумблер «сеть» на лицевой naнели

источник тока в положение «Вt<Л».

2.6.1.5. Включите осветительные лампы монохроматора с

помощью выключателя 9.

2.6.1.7. Для зажигания ртутной лампы поставьте на блоке

питания тумблер «Лампа ДРШ» в положение «Вt<Л» и нажмите

чёрную кнопку «ПУСК». удерживая её в нажатом состоянии до

загорания лампы.

2.6.1.8.поворачивая барабан 3, просмотрите через окуляр

весь спектр от фиолетовых (справа) до красных линий. При

правильном положении ртутной лампы все линии должны быть

ровно и ярко освещены. Если спектр виден не полностью,

обратитесь к лаборанту или преподавателю.

2.6.1.8.Совместите с индексом окуляра зелёную линию и сделайте пробный отСЧёт. который предъявите преподавателю.

2.6.1.9.Последовательно совмещайте с индексом лини ртути

от красной до фиолетовой и делайте отсчёты «J в градусах по

барабану MOI-!ОХрОматора, отмечая цвет линий и записывая

значения в таб 2.1. Всего должно быть 14 линий.

http://www.mitht.ru/e-library