Материал: o07

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Изучение спектра производится на монохроматоре УМ-2, спектральный диапазон которого 380-1000 нм. Внешний вид и оптическая схема этого прибора представлены на рис. 2 и 3. Основные части монохроматора - коллиматор 3 (рис.2), призменный столик 4 с расположенными на нем призмами 5, выходная труба 6, входная 1 и выходная 8 щели, зрительная труба 7, барабан длин волн 9 и рельс, на котором крепится прибор 10.

Коллиматор. Прибор предназначен для получения параллельного пучка света, падающего на призму. Свет от источника света проходит через входную щель 1 (рис. З) и падает расходящимся пучком на объектив 2, расположенный на фокусном расстоянии от щели. Из объектива параллельный пучок лучей направляется на призму 3, которая разлагает свет на монохроматические составляющие и одновременно поворачивает световой пучок на 90°.

Выходная труба предназначается для сортировки световых лучей по их цветности, то есть - для получения четкого спектра. Лучи, имеющие определенную длину волны λ1, падают на объектив 4 параллельным пучком и собираются объективом в определенном месте фокальной плоскости, лучи другой длины волны λ2 также параллельны между собой, но падают под несколько другим углом на линзу 4, поэтому собираются в другом месте фокальной плоскости. Таким образом, в фокальной плоскости зрительной трубы получают спектр, который является ни чем иным, как цветным изображением входной щели. Выходная щель 5 располагается в фокальной плоскости объектива 4 и поворачивая призменный столик с помощью барабана длин волн 9 (рис.2), проектирует на входную щель различные спектральное участки.

Спектр может наблюдаться с помощью окуляра 7 (рис. 2) или 6 (рис. 3), либо регистрироваться каким-нибудь регистрирующим устройством. Для установки положения спектральной линии в плоскости выходной щели имеется индекс в виде острия. Индекс наблюдается через окуляр. Вывод спектральной линии на индекс производится с помощью барабана длин волн. Окуляр можно установить по глазу наблюдателя на резкость изображения индекса и спектральной линии, путем вращения.

На барабане длин волн деления нанесены в градусах. При повороте барабана на одно деление (2°), система призм поворачивается на 200.

6

5. По данным таблица строят градуировочный график на миллиметровой бумаге. Масштаб выбирается так, чтобы график позволял определять λ с точностью до 1 нм. Градуировочную кривую проводят плавно с помощью лекала и карандаша.

Измерение длин волн в серии Бальмера и вычисление постоянной Ридберга.

6. Люминесцентную лампу заменяют на водородную газоразрядную трубку, и подключают еѐ к высоковольтному генератору. Повторяют операции 2, 3.

7.Рассматривают спектр водорода в окуляр и надежно устанавливают, какие именно линии этого спектра соответствуют линиям Нα, Hβ, Hγ и Hδ путем сопоставления полученного спектра с его изображением на рисунке, который прикладывается к данной работе.

8.Приступают к определению положения указанных линий, повторив операцию 4. Отсчеты заносят в табл. 2. По градуировочной кривой определяют λ для всех четырех линий. Затем вычисляют с точностью до одного обратного сантиметра волновые числа этих же линий. Данные заносят в таблицу 2.

Таблица 2

m

n0

λ , нм

~

V , см

R , см

9.Подставляют в формулу (7) найденные на опыте волновые числа

иуказанные в табл. 2 квантовые числа m для каждой линии и вычисляют постоянную Ридберга для измеренных линий. Значение R надо вычислить с точностью до одного обратного сантиметра, затем найти еѐ среднее значение.

10.Вычисляют погрешность в определении постоянной Ридберга. Для вычисления значение погрешности ∆λ находится следующим образом. На градуировочной кривой монохроматора строят симметрично с ней две кривые так, чтобы расстояние между ними по

8