Задание. Выбор спектрографа для проведения монохромного фотометрирования зависит прежде всего от расстояния между исследуемыми спектральными линиями

Выбор спектрографа для проведения монохромного фотометрирования зависит прежде всего от расстояния между исследуемыми спектральными линиями. Монохромное фотометрирование рекомендуется провести для дублета натрия NаI:

589,5923 нм (3²S_1/2 - 3²P_1/2)

588,9953 нм (3²S_1/2 - 3²P_3/2)

515,365 нм (3²P_3/2 - 6²S_1/2)

514,909 нм (3²P_1/2 - 3²S_1/2)

и сравнить измерения относительных интенсивностей с теоретическими значениями, которые могут быть вычислены по правилу интенcивностей на основании сериальных формул.

Гетерохромное фотометрирование рекомендуется провести для триплета ртути HgI:

546,073 нм (6³S₂ - 7³S₁)

435,833 нм (6³P₁ - 7³S₁)

404,656 нм (6³P₀ - 7³S₁)

В качества линейчатого спектра используются спектральные лампы низкого давления с парами металлов (ПРК и ДнаС-18). Для исключения самопоглощения режим питания ламп должен быть ослаблен (снижено напряжение питания). В качестве источника сравнения применяется ленточная вольфрамовая лампа СИ.

На фотопленке изопанхром фотографируют спектр ленточной лампы, а затем при тех же условиях освещения входной щели спектрографа – исследуемые спектры. Снимки делаются 3 – 4 раза в разных условиях для усреднения измерений. На эту же пленку наносят марки почернения при помощи ступенчатого ослабителя.

Полученные два спектра нормального почернения обрабатывают на микрофотометре и по результатам измерений строят характеристические кривые фотопленки для исследуемых рабочих линий. Используя полученные кривые почернения, производят измерения плотности почернения исследуемых линий и соответствующих длин волн в сплошном спектре, определяют .

Измеряя ширину всех исследуемых линий ртути на пленке с помощью компаратора, находят отношение . Значения берут из табл. 1, значения из графика дисперсионной кривой данного спектрографа. Имея эти данные, определяют относительные интенсивности указанных выше спектральных линий в соответствии с выражением (11). Результаты эксперимента сравниваются с теоретическими отношениями интенсивностей, полученных из сериальных формул как отношения 2J+1. Объясняют возможные отклонения измерений от теоретических.

При обработке результатов, когда кривые почернения для разных длин волн параллельны для каждого спектра, а кривые почернения для спектра ртути и участка сплошного спектра с той же длиной волны не параллельны между собой, сплошной спектр стандартного источника используется для определения «чувствительности аппаратуры» (т. е. Спектрографа) в функции длины волны. Обработка производится следующим образом.

Сравнивают почернения пары линий ртути и находят по первому способу их отношение n. Очевидно, что

,

где I₁ – интенсивность ртутной линии длины волны l₁, I₂ - то же, для длины волны l₂; L₁ – чувствительность аппаратуры для длины волны l₁, L₂ – то же, для длины волны l₂.

Сравнивают почернение двух участков сплошного спектра, относящихся к тем же длинам волн l₁ и l₂, и находят отношение p₁. Очевидно, что

,

где и – интенсивности соответствующих участков сплошного спектра. Для стандартного источника

,

где , и Dl имеют те же значения, что и в предыдущем способе. Находят

,

т.е. окончательно

.

По результатам выполненной работы оформляют отчет.

Литература

1. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. - М.: Физматгиз, 1963.

2. Шпольский Э.В. Атомная физика, т. 1, 2. – М.: Наука, 1984.

3. Оптика и атомная физика (лабораторный практикум по физике) / под ред. Р.И. Солоухина. – Новосибирск: Наука, 1976.