Детская энциклопедия

Меню сайта











Устройство спектроскопа

Ньютон применил для анализа света приз­му. Метод анализа спектров усовершенствовал в прошлом столетии немецкий физик Густав Кирхгоф. Он создал первый спектроскоп. С по­мощью этого прибора было совершено немало выдающихся открытий. Главной деталью спек­троскопа осталась призма.

Если световой луч падает на плоскую грань призмы (Откуда берется цвет?)т. е. на границу раздела двух сред (воз­духа и стекла), под углом α, то какая-то часть света отразится, а другая часть войдет в стекло и преломится в нем, т. е. изменит свое первоначальное направление. При этом все три луча — падающий А-А, отраженный Б-Б и преломленный В-В — лежат в одной пло­скости с перпендикуляром, опущенным на грань призмы в точку падения луча А-А. Углы α и β связаны зависимостью:

sinα=nsinβ.

Преломляемость лучей света характеризует­ся показателем преломления п. Для лучей с разной длиной волны преломляемость разная. Этим законом определяется ход лучей в призме.

Лучи света с разной длиной волны призма спектроскопа отклоняет на разные углы. Если на призму падает луч, представляющий собою смесь желтого и зеленого монохроматических из­лучений, то желтая часть луча будет отклонена призмой меньше, чем синяя. При этом цвет па­дающего луча будет зеленым. У каждого сорта стекла свой показатель преломления для лучей с волнами определенной длины. На основании этого рассчитывается ход лучей в призме спектроскопа.

Например, у сорта стекла К-8 показатель преломления для лучей синего цвета n=1,522 (λ=0,486 мк), для лучей желтого цвета nD=1,516 (λ=0,589 мк). На рисунке 4  ( Откуда берется цвет?) показана оптическая схема простейшего спектроскопа. Труба D называется коллиматором. Перед ее щелью А установлен источник света, спектр которого должен быть изучен. Свет пламени будет вы­ходить из коллиматора почти параллельным пучком, или, как говорят, пучком малой расходимости. На расстоянии f от щели А располо­жена двояковыпуклая линза L — кусок стекла, поверхность которого образована частями сфе­ры. В просторечии такую линзу называют уве­личительным стеклом.

На рисунке 7 изображена двояковыпуклая линза. Ось А-А, перпендикулярная к поверх­ностям линзы и проходящая через ее центр, на­зывается главной оптической осью. Если на линзу бросить пучок параллельных лучей све­та, то все они соберутся в одном малом пятныш­ке F, которое можно принять за точку. Эта точка называется фокусом линзы. Плоскость, проходящая через фокус линзы перпендику­лярно главной оптической оси, называют фо­кальной плоскостью. Если параллельный пучок падает на линзу под углом α к оси А-А, то он соберется в точке В фокальной плоскости. Угол ВОF будет равен углу α . Если в точках В и F поместить точечные источники света, то их лучи выйдут из линзы параллельными пучками, угол между осями которых равен α.

Вернемся к оптической схеме спектроскопа (Откуда берется цвет?). Щель колли­матора А расположена в фокальной плоскости линзы L1. Эта щель, как правило, должна быть очень узкой. Если перед щелью помещены два источника света — желтого (λ=0,589 мк) и синего (λ=0,470 мк), то световые пучки, прой­дя через призму, дадут в фокальной плоскости линзы L2 два изображения щели — желтое и синее. Их можно увидеть, если в фокальной плоскости В-В поставить матовое стекло. Меж­ду главной оптической осью линзы L2 и осями этих световых пучков образуются различные углы: для желтого цвета — угол α1, для си­него — угол α2.

В спектроскопе матовое стекло не ставят, а рассматривают спектр через дополнительную линзу — окуляр. Эта линза дает увеличенное изображение спектра и позволяет изучать его детали.

Ньютон разложил белый свет очень просто, без каких-либо дополнительных линз, потому что у него был очень интенсивный источник света — Солнце. В яркий солнечный день осве­щенность примерно в тысячу раз больше, чем освещенность, которую создает лампа накаливания мощностью в 100 вт на расстоянии 1 м. Солнечные лучи падают на Землю почти параллельным пучком, расходимость тако­го пучка всего 30'. Значит, у Ньютона не было необходимости создавать параллельный пучок и линза L1 была ему не нужна. Ньютон мог отнести экран на большое расстояние. За счет этого разноцветные пучки света в его опыте хорошо разделялись; правда, уменьшалась осве­щенность экрана, но с таким ярким источником света, как Солнце, это не играло роли. Поэтому не нужна ему была и линза L2. Источники света, с которыми обычно имеют дело современ­ные исследователи, во-первых, дают пучки боль­шой расходимости (за исключением звезд, свет которых анализируют спектроскопом), а во-вто­рых, их яркость ничтожна по сравнению с яркостью Солнца.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016