Материал: laby_2_semestr_fizika
151
Зрительная труба 7 крепится к алидаде
*
2, которая может вращаться
вокруг вертикальной оси прибора грубо от руки или с помощью
микрометрического винта 14 при зажатом зажимном винте 1.
Изображение участка спектра совмещается с перекрестием нитей
окуляра 5 зрительной трубы 7, винт 6 наводки на резкость служит для
получения четкого изображения линий спектра в окуляре 5.
Угломерное
устройство,
расположенное
внутри
корпуса
гониометра, состоит из стеклянного лимба и оптического микрометра.
Изображение участка лимба, против которого находится зрительная
*
Алидада (араб.) –
вращающаяся линейка, служит для отсчета углов.
Рис. 9.40
Правое окно
Левое окно
40
50
0
10
3
3
визир
60I
0II
290
289
Рис. 9.39
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
152
труба 7, с помощью оптической системы передается в окуляр 4
отсчетного устройства (левое окно), как показано на рис.9.40.
Одновременно в этом окуляре наблюдается изображение
диаметрально противоположного участка лимба, которое видно внизу
перевернутым. На лимбе нанесены цифры через 1 (289 , 290 и 109 ,
110 ). Цена одного деления лимба 20 .
Для снятия отсчета маховик–регулятор 3 (рис.9.39) на алидаде 2
осторожно вращают, наблюдая левое окно в окуляре 4 отсчетного
устройства, до совмещения верхних и нижних штрихов (пунктир на
рис.9.40).
Значение угла отсчитывается следующим образом:
число градусов будет равно ближайшей верхней цифре слева от
визира (289 на рис.9.40);
число десятков минут равно числу делений между риской,
соответствующей измеренному числу градусов (289 ) на верхней
шкале и риской на нижней перевернутой шкале, значение которой
отличается от верхней на 180 (109 ). На рис.9.40 таких делений три,
следовательно отсчет – 30 ;
число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра (правое
окно) по левому столбцу чисел (3 на рис.9.40);
секунды отчитываются по шкале микрометра – правый столбец
цифр от 0 до 60 . На рис.9.40 это значение равно 55 .
Следовательно рис.9.40 соответствует отсчету 289 33 55 .
Порядок выполнения работы
1. Установить дифракционную решетку 8 (рис.9.39) на столике 9
гониометра перпендикулярно оси коллиматора 10.
2. Установить ртутную лампу 12 окном к щели 13 коллиматора.
Включить ртутную лампу в сеть (220В).
3. Подключить гониометр к сети (220В) и включить на его корпусе
тумблер «вкл.».
4. Установить зрительную трубу 7 соосно с коллиматором 10,
наблюдая в окуляре 5 белую нулевую линию (изображение щели
коллиматора). При необходимости: винтом 6 наводки на резкость
добиться четкого видения изображения щели в окуляре; винтом 11
регулировки ширины щели установить ее наблюдаемую в окуляре
ширину ~1мм.
5. Навести зрительную трубу на первую спектральную линию слева
от нулевой. Совместить эту спектральную линию с перекрестием нитей
в окуляре 5. Для этого вращать зрительную трубу 7 сначала от руки
при отпущенном зажимном винте 1, затем, фиксируя винт 1,
использовать винт 14 точного вращения.
153
6. По описанной выше методике через окуляр 4 отсчетного
устройства произвести отсчет угла
1
для данной спектральной линии.
Результат занести в табл.9.11.
Таблица 9.11
k
Цвет
линии
Отсчет
слева
1
Отсчет
справа
2
м
Синий
1 Зеленый
Желтый 1
Желтый 2
Синий
2 Зеленый
Желтый 1
Желтый 2
Синий
3 Зеленый
Желтый 1
Желтый 2
7. Навести зрительную трубу на каждую спектральную линию слева
от нулевой линии для спектров первых трех порядков (k = 1, 2, 3).
Произвести отсчет углов
1
и результаты измерений записать в
табл.9.11.
8. Повторить измерения по п.7 для трех порядков спектров справа
от нулевой линии, измеряя
2
.
9. Определить
среднее
значение углов дифракции для
каждой линии. Согласно схеме
измерений,
показанной
на
рис.9.41, среднее значение углов
дифракции
для
каждой
спектральной линии может быть
определено по формуле
2
2
1
.
10. Подсчитать
значения
sin
и по формуле (9.79) определить длины волн . Период решетки
1
Рис. 9.41
зрительная
труба
дифракционная
решетка
коллиматор
2
154
(а + b) рассчитать по известному числу штрихов n на единицу длины
решетки:
n
1
b
a
.
11. Найти – средние значения длин волн соответствующих цветов:
синий
=
зеленый
=
(9.82)
желтый1
=
желтый 2
=
12. Взяв измеренные длины волн и значения
для двух линий
желтого цвета одного порядка по формуле (9.80) определить
экспериментальное значение угловой дисперсии
1
ж
2
ж
1
ж
2
ж
.
эксп
D
.
(9.83)
Результаты расчетов занести в табл.9.12.
Таблица 9.12
k
.
эксп
D
рад/м
.
теор
D
рад/м
L
осв.
м
N
–
R
–
13. Сравнить полученный результат с расчетом по формуле (9.19):
b
a
k
D
.
теор
(9.84)
14. Измерить линейкой освещенную ширину решетки L
осв.
и
определить число освещенных штрихов
b
a
L
N
.
осв
.
(9.85)
15. По формуле (9.81) оценить разрешающую способность R
решетки. Результат записать в табл.9.12.
16. Отключить гониометр и лампу от сети.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 114
Изучение дифракционного спектра и
определение длины световой волны
Цель работы: определение длин волн спектра; расчет угловой
дисперсии и разрешающей способности дифракционной решетки.
155
Методика измерений
Выражение для главных максимумов на дифракционной решетке
(9.14)
...
,
2
,
1
,
0
k
;
k
sin
)
b
a
(
дает возможность по известному периоду дифракционной решетки (а + b)
и экспериментально измеренному углу вычислить длину волны
k
sin
)
b
a
(
.
(9.86)
По измеренным длинам волн для двух линий одного порядка k
можно экспериментально определить значение угловой дисперсии в
соответствии с формулой (9.17)
D
,
(9.87)
где
– разность длин волн линий,
– разность соответствующих
этим линиям углов.
Также, зная число освещенных штрихов N, можно по формуле
(9.16) экспериментально оценить разрешающую способность R
решетки
kN
R
.
(9.88)
Экспериментальная установка
Для изучения спектра и точного определения углов отклонения
спектральных линий применяются спектрометры (рис.9.42).
Рис. 9.42
6
5
4
3
2
1