Упражнение 2 изучение спектров поглощения светофильтров

В работе в качестве поглощающего вещества используются стеклянные светофильтры. Известно, что обычное стекло пропускает весь сплошной спектр в видимой области спектра. Чтобы стекло стало цветным, в него добавляют примеси атомов различных элементов, которые избирательно поглощают свет с определёнными длинами волн. В стекле атомы расположены близко, сильно взаимодействуют друг с другом, в результате чего спектры поглощения стеклянных светофильтров образуют широкие тёмные полосы в различных областях сплошного спектра. В работе необходимо определить границы спектра поглощения светофильтров как со стороны длинных (λ₁), так и со стороны коротких (λ₂) длин волн. Схематически границы λ₁ и λ₂ спектра поглощения светофильтра изображены на рис. 3.

1. Установить перед окном спектроскопа красный светофильтр. Светофильтр поглощает часть полосы сплошного спектра. С помощью отсчетного устройства измерить границы полосы спектра поглощения. Для этого нить визирного устройства в поле зрения спектроскопа установить на границу λ₁ левого края спектра поглощения (тёмной полосы) и произвести отсчет (α₁), затем – на границу λ₂ правого края спектра поглощения светофильтра, если её удаётся наблюдать, и сделать отсчёт (α₂). Таким же образом измерить границы λ₁ и λ₂ спектра поглощения других светофильтров и сделать соответствующие отсчёты. Результаты измерения записать в таблицу 2. Измерения проводить на светофильтрах, указанных преподавателем.

Таблица 2

Цвет светофильтра	Отсчёт		λ1, нм	λ2, нм
	α1, дел.	α2, дел.
Красный
Зелёный
Синий

2. По градуировочной кривой, полученной в первом упражнении, определить длины волн λ₁ и λ₂ границы спектра поглощения светофильтров. Для этого отсчет α₁, соответствующий, например, длинноволновой границе полосы поглощения спектра, отложить по оси абсцисс градуировочного графика. Из полученной точки восстановить перпендикуляр до пересечения с градуировочной кривой. Величина этого перпендикуляра, измеренная в единицах масштаба оси ординат графика, и будет равна длине волны λ₁, соответствующей длинноволновой границе поглощения спектра светофильтра. Точно также по отсчету α₂ определить длину волны λ₂, соответствующую коротковолновой границе спектра поглощения. Аналогичным образом определить границы спектров поглощения других светофильтров.

3. Сделать оценку погрешности измерений и записать ответ по форме.

Ответ: границы спектра поглощения коричневого светофильтра составляют:

λ₁ = (620 ± 10) нм, λ₂ = (550 ± 20) нм.

Контрольные вопросы

1. Как получить и как объяснить линейчатые спектры испускания?

2. Как получить и как объяснить спектры поглощения?

3. Чем отличаются спектры испускания и спектры поглощения паров, молекулярных газов, твёрдых тел.

4. Как объяснить сплошной спектр испускания нагретых тел?