Лабораторная работа №1 ДИСПЕРСИЯ.  НАБЛЮДЕНИЕ СПЕКТРОВ.

 

Цель работы:

   Ознакомится с назначением, характеристиками и устройством монохроматора.  Произвести его градуировку. Применить градуировку монохроматора для определения длин волн источников света.

1. Теоретическая часть и экспериментальная установка

  Основной характеристикой волн является длина волны l, которая связана с частотой волны n  и скоростью волны с соотношением: .     Длина электромагнитных волн лежит в широких пределах: от значений порядка 1000 м (радиоволны) до 10-10 см (гамма-излучение). Свет – это электромагнитные волны с длиной волны от  »400 нм до »800 нм. Цвет света (субъективное восприятие объективной физической характеристики света – частоты волы) определяется частотой электромагнитной волны. Для красного света lкр » 800нм, зеленого lз»550 нм, фиолетового lф»400 нм.    Световые волны строго определенной длины волны называются монохроматическими  (одноцветными). Смешанные в определенной пропорции световые волны различных длин волн дают белый свет (цвет). Ни один из источников света не дает строго монохроматического света, т.е. волну строго одной длины волны.  

   В вакууме световые волны с различной длиной волны распространяются с одинаковой скоростью с = 300 000 км/с. Но в каком-либо веществе (среде) скорость света меньше, чем в вакууме. В результате этого наблюдается явление преломления света при переходе света из одной среды в другую.

   Абсолютный показатель преломления среды n показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше чем в данной среде .

   Кроме того, скорость света в среде зависит от его длины волны v = f(l). Это явление называется дисперсией.

 Дисперсия приводит к тому, что показатели преломления для света различных длин волн различны. Например, для воды nкр (красный свет) = 1,331, nф (фиолетовый свет)= 1,344.

   Явление дисперсии можно наблюдать с помощью призмы (рис. 1), в которой световые лучи преломляются дважды на передней и задней поверхности призмы. С помощью призмы свет разлагается в спектр.

  Вид спектров от различных источников света весьма разнообразен.    

   Спектры излучения можно разделить на три типа:

·  Непрерывные (или сплошные) спектры дают светящиеся тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также плотные газы. В сплошном спектре нет разрывов, что означает присутствие в излучении света всевозможных  длин волн. Сплошные спектры дают, например, лампы накаливания.

·       Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. Такие спектры – это «частокол» цветных линий различной яркости, разделенных темными промежутками. Для наблюдения линейчатых спектров используют свечение газов или паров веществ в пламени или электрической дуге, а так же газовый разряд в трубке, наполненной исследуемым газом или паром при низком давлении.

·       Полосатые спектры состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. Полосы образуются путем наложения большого числа близко расположенных линий. ............