Теоретическое обоснование. Цель работы: исследовать спектр дуги железа, определить дисперсию и разрешающую способность стилоскопа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ И РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СТИЛОСКОПА СЛ-IIА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

Цель работы: исследовать спектр дуги железа, определить дисперсию и разрешающую способность стилоскопа.

Приборы и принадлежности: стилоскоп СЛ-IIA, набор исследуемых образцов, атлас дуговых спектральных линий.

Дисперсией спектрального прибора называют его способность отклонять лучи различных длин волн на разные углы. Различают линейную и угловую дисперсию.

Угловой дисперсией называется отношение , где – разность углов выхода двух лучей, которым соответствуют длины волн, отличающиеся на . Она выражается в радианах на ангстрем (1A=10 м). Угловая дисперсия призмы определяется выражением

(14.1)

Угол отклонения лучей при этом связан с показателем преломления приблизительно соотношением:

(14.2)

где n – показатель преломления материала призмы, А – преломляющий угол призмы.

Вращая маховичок барабана, мы поворачиваем призму и изменяем угол , показания шкалы барабана N пропорциональны углу поворота призмы . Угловая дисперсия призмы пропорциональна :

(14.3)

Угловая дисперсия зависит от величины преломляющего угла призмы, ее материала и длины волны, но не зависит от линейных размеров призмы. Линейная дисперсия определяется отношением , где – расстояние на фотопластинке между двумя спектральными линиями, длины волн которых отличаются друг от друга на . Если фокусное расстояние объектива равно f, то имеет место соотношение

(14.4)

Одной из важнейших характеристик спектрального прибора является его разрешающая сила. Вследствие дифракции ограниченного светового пучка, выходящего из коллиматора, изображение щели не повторяет форму самой щели. Это изображение, состоящее из главных и побочных максимумов, представляет собой более сложное распределение интенсивностей. Когда главный максимум дифракционного изображения щели для света с длиной волны совпадает с первым минимумом такого же изображения щели для света с длиной волны , то это положение условно считается пределом разрешения спектральных линий и . Величина

(14.5)

называется разрешающей силой спектрального прибора. Используя теорию дифракции на прямоугольном отверстии, можно получить следующее выражение для разрешающей силы призмы:

, (14.6)

где Т – суммарная длина оснований всех призм, – светосила объектива коллиматора, S – ширина щели.

Если ширина щели S бесконечно мала, то S=0 и

, (14.7)

где n – показатель преломления призмы.

Для призмы при постоянной длине волны падающего света разрешающая сила зависит только от длины основания призмы и не зависит от преломляющего угла.

Дата добавления: 2017-01-14