Далее: 5.  Контрольные вопросы Вверх: Методические указания Назад: 3.  Порядок настройки монохроматора

4.  Порядок выполнения работы

Задание 1. Градуировка монохроматора.

Проградуировать монохроматор, это значит указать, каким длинам волн, частотам соответствуют показания барабана прибора. Для градуировки используют источники, в спектре которых длины волн хорошо известны. В нашей работе градуировку проводят по спектру ртути. Спектр ртути с указанием длин волн дан на рисунке 4.1.

Рис. 4.1 

Ртутно-кварцевая лампа стоит на оптической скамье монохроматора и закрыта защитным металлическим кожухом. Свет от лампы фокусируется на входную щель монохроматора системой линз. Зажигают лампу, нажатием черной кнопки пускателя, и в фокусе окуляра наблюдают спектр ртути. Если линии спектра широкие, надо уменьшить размеры входной щели винтом 5.

Затем, вращая барабан (7) ставят линии спектра против указателя окуляра и снимают показания барабана.

Данные заносятся в таблицу:

Длина волны $\lambda$	690,7 нм	671,62 нм	и т.д.
Показания барабана

Рекомендуется измерить все красные и оранжевые линии и не менее пяти самых ярких линий в остальных областях спектра ртути.

По полученным данным строят градуировочную кривую на миллиметровой бумаге. Точки графика соединяют плавной кривой по лекалу.

Также методом наименьших квадратов можно по полученным экспериментальным точкам найти аналитическую форму зависимости длины волны от показаний барабана монохроматора.

Можно подобрать эмпирическую формулу достаточно хорошо согласующуюся с градуировочным графиком:

$$\nu = A_0 + A_1\varphi + A_2\varphi^2 + A_3\varphi^3 + \ldots$$

$\begin{array}{rlcl} \rm где & \nu & - & \mbox{частота излучения в нм,}\\ & \varphi & - &\mbox{поворот барабана монохроматора в градусах.} \end{array}$

На практике вполне достаточно оказывается ограничиться квадратичным приближением:

$$\nu = A\varphi^2 + B\varphi + С$$

или, что аналогично

$$\lambda={1\over A\varphi^2 + B\varphi + С} (нм).$$ (5)

Задание 2. Определение длины волны в спектре водорода и расчет постоянной Ридберга.

Для этого непосредственно перед щелью монохроматора ставят газоразрядную трубку, наполненную водородом. К трубке подводится напряжение и в окуляре наблюдаются линии спектра водорода. Выбирают наиболее яркие линии. Таких линий можно видеть три или четыре: красная, голубая и одна-две фиолетовых. Они принадлежат атомарному водороду. Ставят линии перед указателем окуляра и каждый раз снимают показания барабана. Затем, по градуировочной кривой (из задания 1) или по аналитической формуле, найденной методом наименьших квадратов, определяют длины волн, соответствующие этим линиям. Значения $\lambda_к$, $\lambda_г$, $\lambda_ф$ используют для вычисления постоянной Ридберга по формуле:

$$R ={4 m^2\over\lambda(m^2-4)} ,$$

где $m = 3, 4, 5, (6)$ соответственно.

Из полученных данных найти $R_{ср}$. Оцените ошибку в определении постоянной Ридберга.

Отчет по работе должен содержать:

1. Оптическую схему монохроматора и ход лучей в нем.
2. Таблицу для построения градуировочной кривой, график градуировочной кривой, значения длин волн линий в спектре водорода. (Распечатанные на принтере или выполненные вручную).
3. Расчет постоянной Ридберга.

Далее: 5.  Контрольные вопросы Вверх: Методические указания Назад: 3.  Порядок настройки монохроматора