Додаток 2

Принцип дії та будова універсального монохроматора УМ-2

Призначення приладу. Прилад призначений для спектральних досліджень у видимій і ближній інфрачервоній областях спектра в діапазоні довжин хвиль від 3800 до 10000 Å.

Рис. 3

Принцип дії. Оптична схема монохроматора показана на рис. 3, а конструкція на рис. 4.

Зображення досліджуваного джерела спектра 1 за допомогою конденсорної лінзи 2 і лінзи 3 фокусується на вхідній щілині 5 приладу. Призма порівняння 4 дозволяє спостерігати разом зі спектром досліджуваного джерела також й

еталонний спектр. Як джерело еталонного спектра 1' використовується ртутна лампа. Конденсорна лінза 2' дозволяє сфокусувати зображення еталонного джерела на вхідну щілину приладу. Грань призми порівняння, звернена до досліджуваного джерела спектра, є непрозорою. Внаслідок цього в полі зору окуляра еталонний і досліджуваний спектри не накладаються і розташовані один над одним.

За допомогою коліматора, що складається з об’єктива 6 і вхідної щілини 5, розміщеної у фокальній площині об'єктива, формується паралельний пучок променів, який далі спрямовується на головний елемент приладу - диспергуючу призму 7 складної конфігурації. Призма розкладає падаючий світловий пучок у спектр і повертає його в напрямку зорової труби, котра складається з об’єктива (лінза 8) і окуляра (лінза 9)[1] .

Диспергований світловий пучок збирається у фокальній площині об’єктива, створюючи зображення спектра, котре візуально спостерігається через окуляр. У фокальній площині об’єктива розміщений покажчик 10 у вигляді вістря, котрий дозволяє вимірювати довжини хвилі спектральних ліній. Для цього призма 7 установлена на поворотному столику, котрий можна обертати навколо вертикальної осі за допомогою мікрометричного гвинта, облаштованого відліковим барабаном. Барабан має гвинтову доріжку з градусними поділками та ковзний покажчик кута повороту барабана. Для вимірювання довжини хвилі столик із призмою за допомогою барабана повертають так, щоб потрібна спектральна лінія, що спостерігається, сумістилася з покажчиком 10. Відтак знімають покази барабана, й за спеціальним градуювальним графіком визначають довжину хвилі. Зовнішній вигляд монохроматора з відкритим призмовим столиком зображено на рис. 4.

Рис. 4

Основні елементи конструкції монохроматора:

11 - вхідна щілина;

12 - барабан для регулювання ширини щілини в межах 0 ¸ 4 мм з точністю 0,01 мм;

13 - коліматор;

14 - гвинт фокусування об’єктива коліматора ;

15 - призмовий столик з поворотним механізмом;

16 - барабан поворотного механізму;

17 - штанга з покажчиком кута повороту барабана;

18 - вихідна труба;

19 - окуляр;

20 - кільце переміщення окуляра.

Додаткове устаткування. Для градуювання приладу використовується ртутна лампа ДРШ-250, встановлена під кожухом, який можна переміщати по висоті обертанням накатаного кільця. Лампа ДРШ-250 – потужне джерело світла. Під час роботи в лампі розвивається тиск до 300 Н/см², тому поводитися з нею треба обережно.

Нормальна робота ртутної лампи забезпечується пультом живлення

ЕПС-111. Від цього ж пульта подається напруга живлення на лампочки освітлення шкал приладу. На передній панелі пульта живлення розташовані: вимикач мережі, вимикач лампи К-12, вимикач лампи ДРШ-250, пускова кнопка ртутної лампи.

Підготовка приладу до спостережень. Перед спостереженнями та вимірами необхідно домогтися, щоб у полі зору окуляра вістря покажчика 10 було сфокусованим, а спектральні лінії мали чіткі межі. Для цього спочатку, переміщуючи окуляр обертанням кільця 20 (рис. 4), слід отримати чітке зображення вістря покажчика 10. Потім за допомогою мікрометричного гвинта 14 коліматорного об'єктива треба отримати чітке зображення спектра. Для відліку положення спектральної лінії, обертаючи барабан 16, суміщають її центр із вістрям 10, й знімають покази індикатора кута 17. Для зменшення похибки вимірів установлюють ширину вхідної щілини 0,02 - 0,03 мм (при спостереженні найслабших ліній щілину доводиться розширювати до 0,05 - 0,06 мм).

Градуювання. Для градуювання приладу необхідно:

- відцентрувати ртутну лампу 1¢ та конденсорну лінзу 2¢ (рис. 3), розташовані на рейці перед вхідною щілиною, так, щоб на призму порівняння 4 потрапляв сконцентрований пучок світла;

- підготувати прилад до спостереження, як описано вище;

- обертаючи барабан повороту призми монохроматора 16 (рис. 4) і спостерігаючи спектр через окуляр 19, по черзі підвести до вістря 10 добре видимі спектральні лінії ртуті, щоразу знімаючи покази N барабана й заносячи їх до таблиці 1 у протоколі роботи.

Туди ж занести довжину хвилі кожної лінії, взявши її з наведеної нижче таблиці. Найбільш інтенсивні лінії, по яких звичайно роблять градуювання, у таблиці підкреслені.

Довжини хвилі спектральних ліній атомів ртуті (1 Å = 0,1 нм)

- за отриманими даними на аркуші міліметрового паперу формату А-5 по точках побудувати градуювальну криву - графік залежності .

Зауваження. Градуювальний графік далі використовується для визначення довжин хвилі спектра водню. Тому криву треба проводити акуратно, добре загостреним м’яким олівцем і за допомогою лекала, слідкуючи за спряженістю окремих ділянок графіка.