Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ ПО ИЗВЕСТНОЙ
advertisement
Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ ПО ИЗВЕСТНОЙ ДЛИНЕ ВОЛНЫ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОГО ГАЗА О б о р у д о в а н и е: высоковольтный генератор «Спектр-1», дифракционная решетка с неизвестным периодом, миллиметровая линейка (2 шт.), штатив с муфтой и лапкой, источник постоянного напряжения до 12 В, набор спектральных трубок с инертными газами (водород, гелий). Содержание и метод выполнения работы В лабораторной установке для спектрального анализа некоторых инертных газов, содержащихся в спектральных трубках, используется высоковольтный школьный генератор типа “Спектр-1” с укрепленной на нем миллиметровой линейкой, например, с помощью липкой ленты (рис. 1). Целесообразно использовать пластмассовую линейку белого цвета, на фоне которого хорошо видны наиболее интенсивные линии в спектре излучения газа. Необходим также школьный штатив с лапкой для закрепления дифракционной решетки. Дифракционная решетка размещается на такой же высоте, что и светящийся столбик газа в спектральной трубке. На столбик светящегося газа смотрят через дифракционную решетку (рис. 2) и отмечают удаление b от него наиболее интенсивных линий по шкале миллиметровой линейки. Зная также расстояние a от дифракционной решетки до Луч а линейки можно найти пезрения Нулевой риод дифракционной реb максимум шетки: d sin = k , k = 0, + 1, + 2, + 3, ... , где d Дифракционная период дифракционной решётка Спектр решетки, - угол диизлучения фракции, k - порядок газа спектра, - длина волны света известной спектральной линии излучения инертного газа (см. таблицу в конце инструкции). Из схемы опыта, представленной на рисунке 2, получим следующее значение синуса угла дифракции: sin b a2 b2 1 a2 1 2 b , следовательно d a2 k 1 2 b . Лабораторная работа «Определение периода дифракционной решетки по известной длине волны излучения инертного газа» 2 Подготовка и порядок выполнения работы 1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными записями. 2. Соберите экспериментальную установку, включите ее. 3. Глядя сквозь дифракционную решетку выберите для исследования одну из спектральных линий излучения газа в спектре либо первого, либо второго порядка. По таблице определите длину волны излучения для данной линии. Занесите ее значение в нанометрах в отчет о лабораторной работе отдельной строкой. 4. Изменяя расстояние от дифракционной решетки до прибора “Спектр-1”, произведите измерения расстояний: а) от спектральной линии до нулевого максимума; б) от дифракционной решетки до линейкиэкрана. Данные десяти измерений занесите в таблицу: 5. Вычислите период дифракционной решетки, подсчитайте погрешности измерений и вычислений. 6. Оформите отчет о проделанной работе. № опыта Расстояние от спектральной линии до нулевого максимума b мм Расстояние от дифракционной решетки до экрана a мм Период дифракционной решетки d нм Абсолютная погрешность периода дифракционной решетки d нм 1 2 3 … 10 Среднее Контрольные вопросы 1. Как должна выглядеть экспериментальная установка, если целью лабораторного исследования является наблюдение спектров поглощения жидкостей или прозрачных твердых тел с помощью дифракционной решетки? 2. Почему яркость линий в спектрах излучения веществ ослабевает, если линии наблюдать через дифракционную решетку с большей разрешающей способностью? 3. При наблюдении, через какие дифракционные решетки спектральные дублеты - группы (пары) близко расположенных спектральных линий - наблюдаются чаще всего? 4. Можно ли с помощью дифракционной решетки исследовать спектр излучения Солнца? 5. Почему отверстие коллиматора спектроскопа имеет форму узкой щели? Изменится ли вид наблюдаемого спектра, если отверстие сделать в форме треугольника? Цвет спектральной линии Красный водород 656 Оранжевый Желтый Зеленый Голубой 486 Синий Фиолетовый 434 410 397 Длины волн некоторых химических элементов ( в нм) гелий натрий калий 706 766 668 694 691 588 616 590 589 580 502 569 536 515 471 498 467 447 439 403 404 396 криптон 587 557
