|
Меню сайта
Статистика
|
Устройство спектроскопаУстройство спектроскопаНьютон 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.
|
ПОИСК
Block title
|
