3. Теоретичні відомості.

В даній лабораторній роботі лінійчаті спектри спостерігаються за допомогою спектроскопа. Основними частинами спектроскопа є коліматор (К), призма (П) та зорова труба (Т), закріплені на спільній основі (рис. 6). Коліматор служить для отримання паралельного пучка променів. Світло від джерела (Д) освітлює щілину коліматора (1). На протилежному кінці коліматора є об’єктив (2), розташований так, що щілина (1) знаходиться в його фокальній площині.

Рис. 6.

Пучок паралельних променів, які вийшли з коліматора, попадають на призму (П), потім внаслідок дисперсії виходить з неї вже розкладений у спектр. Далі промені входять в об’єктив (3) зорової труби (Т) та збираються в його фокальній площині, утворюючи зображення щілини (1) для різних довжин хвиль у різних місцях.

Якщо щілина коліматора освітлюється світлом газорозрядної лампи, то у фокальній площині об’єктива зорової труби присутнє випромінювання тільки деяких довжин хвиль. В результаті буде видно лінійчатий спектр.

Спостерігається спектр за допомогою окуляру 4 зорової труби Т, в полі зору якого одночасно видно спектр та вказівник, який можна сумістити з довільною лінією спектра. Спеціальними поворотними механізмами зорова труба або призма повертаються так, що можна було розглянути різні ділянки спектру. Положення ліній визначається по шкалі з конусом на барабані (Б), яким переміщується вказівник. Хід променів у спектроскопі схематично показаний на рис. 6.

4. Контрольні запитання.

1. Як відбувається випромінювання та поглинання енергії атомами?

2. Що являє собою лінійчатий спектр випромінювання? Поглинання?

3. Які серії ліній спостерігаються в лінійчатому спектрі водню?

4. за якою формулою обчислюються довжини хвиль лінійчатого спектру водню?

5. Які значення головних квантових чисел n таm відповідають довжинам хвиль видимої області водневого спектру?

6. Поясніть в чому суть спектрального аналізу та з якою метою він проводиться?

7. В чому полягає методика виконання даної роботи?

5. Домашнє завдання.

Для виконання даної лабораторної роботи необхідно вивчити такі питання з курсу фізики: спектри випромінювання, спектральні закономірності, спектри поглинання, лінії Фраунгофера, спектральні лінії атома водню.

6. Лабораторне завдання.

Перед дослідженням спектра газу необхідно провести градуювання спектроскопа.

Проградуювати шкалу спектроскопа означає встановити залежність між поділками шкали та довжиною хвилі компоненти світла, яка відмічається вказівником в окулярі зорової труби. Для цього використовується лінійчатий спектр з відомими довжинами хвиль (зазвичай як градуювальний газ використовують водень). Вказівник спектроскопа (в окулярі) наводять послідовно на кожну з вказаних ліній і одночасно відраховують покази по шкалі вимірювального пристрою. Відрахування записують в таблиці навпроти відповідної лінії.

За результатами вимірювань будують графік, відкладаючи на осі абсцис покази вимірювального пристрою, а на осі ординат – відповідні значення довжин хвиль. Через точки на графіку проводять плавну криву. Користуючись графіком, можна визначити довжину хвилі для довільної точки спектру досліджуваного газу, якщо відомо її положення на шкалі вимірювального пристрою спектроскопа.

Як градуювальний газ можна використовувати біле світло, яке випромінюється довільним джерелом (Сонце, лампа розжарення тощо). Це спосіб ґрунтується на тому, що людське око має високу чутливість до кольорового сприйняття. Налаштовуючи спектроскоп на середні положення кожного з основних кольорів спектру, можна аналогічно провести градуювання приладу (див. табл. 2)

Таблиця 2. Середні значення довжин хвиль різних кольорів спектру.

Колір	Діапазон, нм	Середнє значення, нм
фіолетовий	380…440	≈ 410
синій	440…490	≈ 465
голубий	490…500	≈ 595
зелений	500…570	≈ 535
жовтий	570…590	≈ 580
оранжевий	590…630	≈ 610
червоний	630…760	≈ 695

Як вимірювальний пристрій спектроскопа використовується мікрометр, суміщений з вказівником в окулярі спектроскопа. Один оборот мікрометра вивільнює або закриває (в залежності від напрямку обертання) цілі поділки шкали мікрометра. Соті частини від цілих поділок відраховують по вказівнику, розташованому напроти цілих поділок вимірювального пристрою, на рухомій його частині.