Описание установки. Ход лучей в монохроматоре изображён на рис
Ход лучей в монохроматоре изображён на рис. 11.2. Основной частью монохроматора является призма 4, разлагающая свет в спектр. Свет на призму попадает от источника света 1 через коллиматорную трубку, состоящую из щели 2 и конденсора (системы линз) 3, с помощью которых получают узкий пучок параллельных лучей. После преломления в призме лучи собираются линзой 5 в её фокальной плоскости 6, где получается изображение спектра.
Разложение белого света при прохождении его через призму –проявление дисперсии света. Это явление, экспериментально открытое И. Ньютоном в 1672 году, обусловлено зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от длины волны (частоты) света. Причиной явления дисперсии является различие скоростей распространения лучей света с различной длиной волны в веществе.
 |
Различают нормальную и аномальную дисперсию. При нормальной дисперсии, чем больше частота световой волны, тем меньше скорость волны в среде и больше показатель преломления. Такая дисперсия наблюдается вдали от длин волн, при которых происходит поглощение света данным веществом. В некоторых веществах наблюдается аномальная дисперсия, при которой фиолетовые лучи преломляются меньше, чем красные. Аномальная дисперсия наблюдается у всех газов на частотах вблизи линий поглощения. При нормальной дисперсии производные dn/dν> 0, а при аномальной дисперсии dn/dν < 0, где n – показатель преломления среды, ν – частота света. (Подумайте, какие знаки будут иметь производные dn/dl)!
Угол отклонения лучей, падающих под углом α1 на призму с углом β у её основания, и выходящих из призмы под углом α2, определяется формулой:
 .
| (11.5) |
При малом угле падения входящего луча (a1 ® 0) для угла его отклонения получается более простая формула:
 ,
| (11.3) |
где n – относительный показатель преломления материала призмы.
У света красного цвета скорость распространения в стекле максимальна, а показатель преломления – минимальный, а для света фиолетового цвета скорость распространения в стекле минимальна, а показатель преломления – максимальный. Поэтому для света, прошедшего через призму, максимальное отклонение наблюдается для фиолетового света, а минимальное – для красного.
На рис. 11.3 изображён общий вид монохроматора. Для регулировки ширины входной щели 2 имеется винт 4. Рукоятка 5 с надписью «закрыто – открыто» управляет движением затвора. Весь спектр не попадает в поле зрения прибора, и, поворачивая призму, можно наблюдать только разные его части. Поворот призмы осуществляется барабаном 6, на котором нанесены деления – градусы, отсчёт которых делается по указателю 7. Чтобы определить длину волны, спектральную линию совмещают с вершиной треугольника, наблюдаемого на фоне спектра в поле зрения окуляра 8.
 |
Для определения длины волны, соответствующей выбранной линии в спектре, необходимо соотнести значения на шкале барабана N с длинами волн l. Это можно сделать, исследуя излучение с известным спектром. Как правило, полученные данные представляются в виде графика зависимости N = f(l), который называется градуировочным графиком. Так как значения N на шкале барабана соотносятся с отклонением лучей света при прохождении призмы (повороту барабана 6 на одно деление соответствует поворот призмы на 20˝), производная dN/dl, характеризующая наклон градуировочного графика, позволяет судить о виде и величине угловой дисперсии, наблюдаемой при разложении света в спектр.
Дата добавления: 2015-02-07; просмотров: 1308;