Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ ПО ИЗВЕСТНОЙ

реклама
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
Скачать