Исследование спектров инертных газов

Балтийский Государственный Технический Университет

Им. Д.Ф. Устинова «ВОЕНМЕХ»

Кафедра физики

Лабораторная работа  № 77

« Исследование спектров инертных газов »

Выполнил: Екимцов С.С.

студент гр.Н-152

Санкт-Петербург

2007 г.

Лабораторная работа № 77.

Исследование спектров инертных газов.

Цель работы:

Идентификация инертного газа путем определения длин волн его спектральных  линий.

Описание экспериментальной установки:

В работе используется монохроматор УМ-2. Монохроматором называется прибор, позволяющий выделять из спектрального излучения источника толь-ко одну спектральную линию (или достаточно узкий спектральный интер-вал). Оптическая схема монохроматора приведена на рис.1.

Рис. 1

Свет от источника S падает на входную щель монохроматора 1, которая на-ходится в фокальной плоскости объектива коллиматора 2.Из коллиматора выходит пучок параллельных лучей и падает на призму постоянного угла отклонения 3.

  Вследствие дисперсии, т.е. зависимости коэффициента преломления матери-ала призмы от длины волны, падающий свет разлагается в спектр, монохроматические составляющие  падающего света отклоняются на разные углы от направления падающего луча. Угол отклонения миимален, если углы i  и i’

равны. В этом случае лучи в призме идут параллельно ее основанию (луч   на  рис. 1).

В призме, используемой в монохроматоре, луч, идущий в минимуме откло-нения, проходит первую 30-ю призму параллельно основанию. Отразившись от гипотенузной грани 45-й призмы, он входит во вторую, 30-ю призму также параллельно основанию. Поскольку i’ = i , угол между падающим лучом и лучом, вышедшим из призмы, но проходящим в ней в минимуме отклонения,  всегда составляет 90 .Если призму вращать вокруг оси, проходящей через точку В, то минимум отклонения будут испытывать лучи света другой длины волны.

Таким образом можно выделять на выходе из призмы монохроматические

Составляющие падающего света или узкие спектральные участки.

Общий вид установки:

Рис. 2

1- микрометрический винт

2 - маховик

3 - барабан длин волн

4 - индекс

5 - тумблер включения лампочки освещения шкалы барабана

6 - сменные светофильтры

7 - тумблер включения лампочки освещения указателя.

8 - ртутная лампа  ДРШ  

9 - рельс ртутной лампы

10 - конденсорная линза

11 -  разрядная трубка с неизвестным газом; высоковольтный генератор «Спектр»

Используемые формулы:

Таблица 1.

Линии спектра ртути		Показания шкалы барабана li
Цвет	λ, нм	1	2	3	Li ср
Красная 1	690,7
Красная 2	673,6
Красная 3	623,4
Оранжевая 1	612,3
Оранжевая 2	607,3
Желтая 1	579,1
Желтая 2	577,0
Зеленая	546,1
Голубая 1	496,2
Голубая 2	491,6
Синяя 1	435,8
Синяя 2	434,7
Синяя 3	433.9
Фиолетовая 1	407,8
Фиолетовая 2	404,7

Таблица 2:

Цвет	Линии спектра неизвестного вещества
	li			li ср	λ, нм
	1	2	3

Ответы на контрольные вопросы:

1. См. рисунок 1.

2. Ионизированные одноатомные газы при достаточном разрежении испус-кают излучение с линейным спектром. Линейчатый спектр представляет со-бой ряд тонких линий, имеющих на различных участках видимой области спектра определённый цвет.

Возбуждённые пары сложных веществ, т.е. молекулярные газы, образуют спектры в виде полос, каждая из которых соответствует набору спектральных линий, имеющих близкие длины волн.

Излучение нагретого твёрдого нагретого тела или жидкости характеризуется сплошным спектром.

3. Спектральный анализ основан на том, что присутствие в спектре линий того или иного элемента указывает на наличие этого элемента в излучающем веществе. Для точного определения неизвестных длин волн линий спектра неизвестного в-ва надо сопоставить положение этих линий в монохроматоре с положением линий спектра сравнения, для которого уже всё известно (н-р ртути).