50165

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ДИФРАКЦИОННОГО СПЕКТРОГРАФА С АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ СПЕКТРА МНОГОКАНАЛЬНЫМ ФОТОПРИЕМНИКОМ

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: практическое изучение работы дифракционного спектрографа и определенние его основных спектральных характеристик а также ознакомление с работой многоканального фотоприёмника работающего в комплексе с компьютером и применяемого для регистрации спектров вместо фотопластинки или фотопленки. При изучении различных объектов и процессов мощным средством ддя получения информации служит спектральный анализ суть...

Русский

2014-01-17

125 KB

8 чел.

Лабораторная работа №14.

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ДИФРАКЦИОННОГО СПЕКТРОГРАФА

С АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ СПЕКТРА

МНОГОКАНАЛЬНЫМ ФОТОПРИЕМНИКОМ.

  Цель работы: практическое изучение работы дифракционного спектрографа и определенние его основных спектральных характеристик, а также ознакомление с работой многоканального фотоприёмника, работающего в комплексе  с компьютером, и применяемого для регистрации спектров вместо фотопластинки или фотопленки.

  Введение. При изучении различных объектов и процессов мощным средством ддя получения информации служит спектральный анализ, суть которого состоит в получении сведений об объекте по спектрам излучения, связанного тем или иным образом с исследуемым объектом. В качестве примера можно привести качественный спекральный анализ, применяемый в геологии, когда по спектрам свечения, возбуждаемого дуговым либо искровым разрядом с введением в область разряда частиц исследуемых геологических образцов, определяют какие элементы присутствуют в образце. В типичный набор оборудования для спектрального   анализа входят спектрограф с регистратором спектра, источник для возбуждения спектров, источник известных (тестовых ) спектральных линий, используемых для точного определения длин волн исследуемых спектральных линий.

  Наиболее широкое применение для разложения излучения в спектр получили дифракционные спектрографы, в которых разложение в спектр осуществляется с помошью дифракционной решетки, параметры которой определяют спектральные характеристики прибора.

  До недавнего времени для регистрации спектров в основном использовали фотопластинки, фотоплёнку или единичный фотоэлемент, по которому сканировали (перемещали) изучаемую область спектра. В последние годы с развитием новых технологий были разработаны различные варианты  многоканальных фотоприёмников, используемых в современной технике (видеокамеры, сканеры). Эти приёмники производят либо в виде двумерной структуры – матрицы фотоэлементов, либо одномерной – линейки фотоэлементов со встроенными в эти структуры электронными схемами управления и считывания сигналов с фотоэлементов. При этом электрический сигнал, получаемый с каждого в отдельности фотоэлемента, пропорционален количеству света (энергии, фотонов) попавшему на него. Во многих случаях многоканальные приёмники не только заменили фотоматериалы, но и позволили применять ранее недоступные методы получения и обработки изображения  с применением компьютера.  Так линейки фотоэлементов стали широко применяться для регистрации спектров в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

  В данной лабораторной работе представлен для  изучения современный автоматизированный комплекс для спектрального анализа, состоящий из дифракционного спектрографа высокого спектрального разрешения ДФС–8, оптической камеры для регистрации спектров, в которой в качестве светочувствительного элемента используется линейка фотодиодов, и компьютера, под управлением которого работает оптическая камера. В качестве источника спектра используется ртутная лампа с высокочастотным возбуждением свечения.

  Дифракционный спектрограф.

  Основные принципы работы дифракционной решетки. В реальных спектрографах используются дифракционные решетки, работающие в отраженном свете. Основное соотношение для отражательной решетки имеет вид:

d*(siny + sinj) = m*l    (1),

где d – период решетки, y - угол падения на решетку паралельного пучка света  по отношению к нормали к плоскости решетки, j - угол дифракции отраженного от решетки пучка света, m – порядок дифракции, l - длина волны дифрагировавшего пучка (см. Рис.1). Следует иметь ввиду, что углы y и j имеют одинаковый знак, если падающий и дифрагировавший пучки света располагаются по одну сторону от нормали, в ином случае эти знаки разные. При этом стандартное применеие решетки предполагает, что плоскость, содержащая падающий луч света и нормаль к плоскости решетки, перпендикулярна штрихам решетки. В этом случае и дифрагировавший луч лежит в плоскости падения.

       N

                                                    

                                                             j                           

                                                  y

                             d                                                                                   

                                                 Рис.1

  Современные дифракционные решетки обычно изготавливают с несимметричным треугольным профилем штриха, что позволяет сконцентрировать большую часть падающей на решетку энергии илучения в спектр ненулевого  (как правило первого или второго) порядка. Такие решетки называют эшелеттами. А угол дифракции jmax , под которым происходит эта концентрация, называют углом блеска. Очень часто дифракционные решетки используют с такой ориентацией, когда угол падения пучка света примерно равен углу, под которым наблюдают дифрагировавший пучок, т.е. y @ j. Такую схему работы решетки называют автоколлимационной. Можно показать, что если  эшелетт работает по автоколлимационной схеме, то угол блеска будет реализован в том случае когда падающий и дифрагировавший пучки перпендикулярны большой (рабочей) грани штриха решетки. Длина волны света, для которой выполняется условие блеска, согласно (1) подчиняется выражению:

2d*sinjmax/m = lб,m    (2).

Как видно из (2) для каждого порядка m существует своя длина волны с условием блеска. Ясно, что решетка способна давать наиболее интенсивные спектры вблизи длины волны, для которой выполняется условие блеска. Можно показать, что область длин волн, для которой эшелетт концентрирует излучение с эффективностью более 50% от максимума примерно равна  lб,m /m. Т.е. чем выше порядок спектра m, тем уже область длин волн, для которых решетка эффективна в отношении интенсивности. Это является одной из причин, по которой стараются использовать решетки, работающие либо в первом, либо во втором порядке.

  Ещё одно обстоятельство, вытекающее из соотношения (1) следует принимать во внимаие в работе с решетками. При каждом положении решетки условию (1) удовлетворяют ряд длин волн, связанных соотношением:

l1 *1 = l2 *2 =l3 *3 = ...     (3).

Поэтому если, например, работа идёт во втором порядке, но нет уверенности, что наблюдаемая линия есть l2, а не l1 или  l3, то следует, помещая светофильтры  перед щелью спектрографа, выделяющие достаточно узкие области спектра, определить какая из возможных линий наблюдается.

  Важной характеристикой решетки является угловая дисперсия,, т.е.  производная dj/dl. Выражение для неё легко получить из (1) дифференцированием при условии, что угол падения  и порядок спектра постоянны:

dj/dl = m/(d*cosj)     (4).

 

Заменив m/d выражением из (1) получим:

dj/dl = (siny + sinj)/(l*cosj)   (5).

Отсюда следует, что при работе с фиксированными углами y и j в одной и той же области длин волн угловая дисперсия оказывается одинаковой при любой дифракционной решетке, т.е не зависит от её параметров.

  Стандартные решетки для видимого и ближних ультрафиолетового и инфракрасного областей спектра имеют одно из значений количества штрихов на миллиметр из ряда: 300, 600, 1200, 1800, 2400, и предполагают работу в первом или во втором порядке. Полный размер рабочей поверхности решетки может достигать 150*150 мм. Дифракционные решетки предполагают очень аккуратное обращение с рабочей поверхностью: её очистка от пыли, например, допускается только сдуванием сухим воздухом или осторожным удалением специальной беличей кисточкой

  Устройство дифракционного спектрографа ДФС-8.  Данный спектрограф имеет зеркальную оптику и работает по автоколлимационной схеме. Т.к. ход центрального луча от входноой щели до выходной плоскости спектрографа лежит в вертикальной плоскости, то схема устройства его получила название “вертикальной “ схемы Эберта (по имени автора). Принципиальная схема устройства ДФС-8 показана на рис.2. Злесь ФЗ – фокусирующее зеркало, установленное таким образом, что в его фокальной плоскости располагаются и щель – Щ, и выходная плоскость – ВП спектрографа. ПЗ – поворотное зеркало, направляющее входящий через щель пучок света на  фокусирующее зеркало. ДР – дифракционная решетка – эшелетт с вертикальным расположением штрихов и с возможностью её поворота вокруг вертикальной оси для настройки на нужную область длин волн. Получаемый спектр располагается  в выходной плоскости спектрографа и имеет горизонтальную развёртку.

                                                                                                                                                         

                                                ПЗ                                                             ФЗ                                 

                                                                                                                                                        

                                                       ДР                                                                                      

                     Щ                                                                                                                            

                                                                                                                                                      

    ВП                                                                                                                                                

                                                                                                                                                     

                                                                                                                                                             

                                                                                                                                                        

                                                                                                                                                                                 

Рис.2

  Наружу спектрографа выведена ручка вращения столика с решеткой, что позволяет вручную настроиться на нужный диапазон длин волн, при этом выставленную длину волны можно наблюдать на барабане длин волн в нанометрах. Фокусирующее зеркало спектрографа одновременно является и входным, и выходным объективом. Его фокусное расстояние F = 2650мм. Рабочая область спектра простирается от 200 до 800 нм.

  Зная фокусное расстояние F выходного объектива и используя (5) можно определить линейную дисперсию для автоколлимационной схемы:

dl/dl = F*dj/dl= (F*m)/(d*cosj) = 2F *tgj/l     (6).

На практике чаще пользуются величиной, обратной выражению (6) – dl/dl, называемой обратной дисперсией и измеряемой обычно в ангстремах / миллиметр. Типичные значения обратной дисперсии для различных дифракционных спектрографов составляют от единиц до сотен ангстрем на миллиметр.

  Оптический многоканальный приёмник для регистрации спектра.

   Приёмник включает в себя оптическую камеру, где в качестве светочувствительного элемента используется диодная линейка, интерфейсную плату в компьютере, обслуживающую оптическую камеру, соединительный кабель и програмное обеспечение, ориентированное на работу со спектрами. Оптическая камера состыкована со спектрографом таким образом, что линейка расположена в горизонтальном направлении, а её поверхность точно совмещена с выходной плоскостью спектрографа (т.е. с фокальной плоскостью выходного объектива).

  Оптическая камера – довольно сложное устройство, где кроме линейки имеются схемы питания и управления линейкой и двенадцатиразрядный аналого – цифровой преобразователь считываемого с линейки сигнала. Поэтому данные из камеры идут в компьютер в цифровом виде, что позволяет избежать искажения данных в результате возможных электрических помех.

  Основные характеристики диодной линейки. Количество фотодиодов – 840, размер чувствительной площадки фотодиода – 20*150 микрометров, расстояние между центрами чувствительных площадок соседних фотодиодов – 25 микрометров. Это означает, что рабочая длина линейки равна 25*840 мкм = 21мм, а высота равна 150 мкм. Область спектральной чувствительности линейки по уровню 0.1 от максимальной простирается от 250 нм до 1100 нм, т.е. охватывает видимую и ближние ультрафиолетовую и инфракрасную области спектра. Предельная чувствительность в максимуме (т.е. для l @ 600 нм) составляет ~ 700 фотонов на один фотодиод.

  Основные принципы работы линейки.  При освещении фотодиода в его pn  переходе образуется заряд, величина которого пропорциональна количеству света. Регистрацию электрического сигнала, пропорционального этому заряду, называют считыванием фотодиода. Для подготовки фотодиода к приёму света устраняют заряд из p-n перехода путём подачи на него обратного напряжения. Эту процедуру называют стиранием фотодиода. Следует иметь ввиду, что стирание и считывание линейки производится не одновременно для всех фотодиодов, а последовательно, начиная с первого и кончая последним фотодиодом. Соответственно, один полный цикл работы линейки состоит из цикла стирания линейки, а затем, спустя некоторое время, цикла считывания. В нашем случае время, необходимое как на стирание, так и на считывание одного фотодиода, составляет примерно 11 мксек. Поэтому периоды стирания и считывания линейки составляют Тсч = Тст = 11*840 мксек. = 9.24 мсек., а период полного цикла работы линейки равен:

Т = Тст + Тз + Тсч      (7),

где Тз – время задержки между концом стирания и началом считывания. Нетрудно убедиться, что в случае освещения линейки непрерывным светом время экспозиции (накопления энергии света) каждого фотодиода до считывания составит:

Тэ = Тст + Тз    (8).

    Очевидно, что при регистрации малых интенсивностей света необходимо увеличивать время экспозиции путём увеличения времени задержки до необходимой величины. Однако это время не может быть сколь угодно большим и ограниченно сверху примерно 10 сек. Связанно это с тем, что при комнатной температуре заряд, накопленный в p-n переходе фотодиода, постепенно   диффундирует в соседние области  (“расплывается” ), что искажает сигналы считывания с данного и с соседних фотодиодов.

  Програмное обеспечение многоканального приёмника. Программа работает в среде DOS и ориентированна на работу со спектрами. При её включении на экране монитора появляется картинка, показанная на рис.3.  Здесь окно служит для визуализации наблюдаемого спектра, при этом в левом верхнем углу окна указанно верхнее значение для интенсивности, а по горизонтали откладывается номер пиксела (pixel) – фотодиода. Справа находится основное меню программы. В нём заключены все возможности работы с приёмником и манипуляций с данными.

Рис.3

  При нажатии клавиши из основного меню в нижней части экрана появляется подменю, детализирующее работу с выбранной опцией, при этом основное меню выключается на время работы с подменю. В качестве примера показана картинка монитора при нажатии клавиши CCursor (курсор) и при наличии данных, полученных с приёмника:

Рис.4

Здесь в окне, наблюдается жёлтый дуплет спектра ртути. Клавиши ‘RRight’ и ‘LLeft’ позволяют перемещать подвижный (красный) курсор вправо и влево, при этом в верхней части, над окном, показываются соответствующие положению курсора номер пиксела и значение интенсивности сигнала. Клавиша ‘TToggle’ инвертирует положение подвижного курсора справа – налево, слева –направо, при этом предыдущий курсор становится неподвижным (белым). Клавиша ‘WWindow’ (окно) растягивает на всё окно часть кривой, заключённой между подвижным и неподвижным курсорами, что позволяет менять масштаб по горизонтали. Клавиша ‘U - UpperLevel’  служит для выбора цены деления, и тем самым масштаба, по вертикали. И наконец, клавиша ‘EEnd’ предназначена для выхода из подменю в основное меню. Вверху также можно видеть имя – 'hg5790’, которое присвоенно демонстрируемому спектру.

  Рассмотрим кратко возможности основного меню. Более подробное ознакомление можно легко получить при практической работе.

 'W – WaveCalibr' – позволяет выбрать в каких единицах  вести отсчёт по горизонтали : либо в пикселах; либо в ангстремах – для этого нужно знать положение двух реперных спектральных линий в пикселах и их длину волны в ангстремах;  либо в обратных сантиметрах – для чего следует указать ещё и длину волны, относительно которой идёт отсчёт.

NNameProcess – позволяет удалять или изменять имена, присвоеные полученным данным.

FFileProcess – позволяет записать на диск или ввести с него полученные данные.

GGraph – позволяет выводить на экран одновременно до трёх кривых с выбором их цвета.

DDataProcess – позволяет манипулировать с полученными данными: складывать и вычитать две кривые, вычитать или прибавлять константу к кривой.

RRealTimeExp- эта клавиша запускает работу приёмника в реальном масштабе времени, т.е. постоянно повторяется полный цикл работы диодной линейки с визуализацией   получаемых данных. При этом действуют те параметра эксперимента, которые были установлены до этого.  Получаемые данные не имеют имени (‘noname’) и поэтому их можно только наблюдать.

IInitExper – служит для выбора параметров эксперимента. При включении этой опции появляются последовательно два подменю, показанные на рис.5.                                                                                                                                            

                                                                                                                                                                      

Рис.5.

Злесь ‘Delay Erase - Read (msec)’ – это время задержки между концом стирания и началом считывания линейки в миллисекундах. Т.е. практически эта величина определяет время экспозиции. Опция ‘Smooth Curve’ позволяет сглаживать кривую, что бывает иногда полезно. ‘BackgroundName’ – эта практически постоянно применяемая при работе приёмника опция позволяет модернизировать данные, получаемые с приёмника, каждый раз перед визуализацией вычитая из них заданную кривую, имя которой указанно в этой опции. Полезность этой опции связанна с тем, что сигнал, считываемый с диодной линейки в отсутствии света, представляет собой сильно изрезанную, но имеющую неизменный вид, кривую, её можно назвать аппаратной функцией диодной линейки. Если же из данных, где вместе с аппаратной функцией присутствует полезный сигнал, вычесть аппаратную функцию, то получим чистый сигнал (см. Рис.6).

Рис.6

На рис.6 с помошью опции ‘GGraph’ показанны аппаратная функция (имя – bgr2) при времени экспозиции, равном 2 сек., и сигнал с линейки с вычетом аппаратной функции в отсутствии света при той же экспозиции (имя – bgr_2). Следует иметь ввиду, что вид аппаратной функции зависит от времени экспозиции. Поэтому время экспозиции при выполнении описанной процедуры должно быть одинаковым как для аппаратной функции, так и для  данных с полезным сигналом. ‘ExperName’ – служит для введения имени эксперимента. ‘AverageNumber’ – используется для введени числа реализаций эксперимента с заданными параметрами и именем, по которым производится усреднение полученных данных. Ясно, что это число равно числу полных циклов работы диодной линейки со считыванием данных в каждом цикле, которые и усредняются.  В течение эксперимента визуализируется кривая усреднения данных по текущему числу реализаций, при этом в любой момент можно остановить эксперимент с усреднением не дожидаясь окончания и получить кривую усреднения по числу реализаций на момент остановки. Эксперимент с усреднением используется для лучшего выделения слабого полезного сигнала на фоне шумов. Например, очень полезно для получения болееточной аппаратной функции провести эксперимент с усреднением (естественно, без засветки) по достаточно большому числу (несколько десятков) реализаций. ‘Period (sec)’ – служит для введения дополнительной задержки в секундах между полными циклами работы линейки в эккспериментах с усреднением, что бывает необходимо при работе с импульсным источником света для синхронизации его с работой линейки.

SStartExper – эта клавиша запускает эксперимент с заданными параметрами.

  Практически в любом месте любого подменю нажатием клавиши ‘Esc’ можно вернуться в основное меню. Если какие либо параметры в подменю не вводятся, то нажимается клавиша ‘Enter’, при этом соответствующему параметру присваивается заданное начальное значение.

  Источник спектра.

  В данной работе в качестве источника спектра используется ртутная лампа, свечение которой возбуждается высокочастотным  разрядом. Такое возбуждение обладает рядом преимуществ по сравнению, например, с возбуждением дуговым разрядом: не требуется наличия электродов, более  стабильна яркость свечения и, что важно при работе со сложной электронной техникой,  электрические помехи от источника спектра малы и потому не влияют на работу аппаратуры.

  В связи с тем, что в данной работе для регистрации спектра применяется приёмник с широким спектральным диапазоном и хорошей чувствительности, возможна регистрация большинства линий ртути.

  Перечень линий ртути, которые могут быть обнаружены в данной работе ( в ангстремах): 2536.52, 2652.0, 2653.68, 2655.12, 2893.56, 2967.28, 3021.50, 3125.67, 3131.55, 3131.85, 3341.48, 3650.15, 3654.83, 3662.88, 3663.28, 3906.37, 4046.56, 4077.83, 4347.49, 4358.34, 4916.07, 5460.73, 5769.60, 5789.66, 5790.65.  Очень интенсивную линию – 2536.52  называют резонансной линией ртути.

Порядок выполнения работы.

1. Попросить преподавателя подключить к сети компьютер с монитором  и источник спектра, включить компьютер. При этом автоматически произойдёт запуск программы обслуживания многоканального приёмника. В дальнейшей работе следует руководствоваться следующими правилами: при случайном выходе из программы следует нажать на кнопку перезапуска компьютера;  в случае ‘повисания’ компьютера или сбоя в работе программы (такое возможно в случае внешних сильных электрических помех) необходимо выключить компьютер, а спустя минуту включить его. При этом снова будет запущена программа и работу можно будет продолжить. Убедиться, что источник спектра – ртутная лампа светится.

2. Просмотреть подменю всех опциий основного меню программы нажимая нужную клавишу для запуска опции и нажимая клавишу ‘Esc’ (или ‘E’, если этого требует подменю) для выхода из подменю. Включить опцию работы приёмника в реальном масштабе времени – ‘R-RealTimeExp’, при этом можно наблюдать на мониторе постоянно обновляемую кривую считывания приёмника. Т.к. приёмнику требуется некоторое время для температурной стабилизации (порядка 5-10 минут), вид кривой считывания может  в этот период времени меняться.

3. Убедитесь, что щель спектрографа открыта на ширину 0.1 мм. Вращая ручку настройки длин волн спектрографа настройтесь по барабану длин волн на резонансную линию ртути – 253.65 нм (отсчёт снимать по метке на барабане). Проведите эксперименты для этой спектральной линии по зависимости чувствительности приёмника от времени экспозиции. Для этого для каждой  экспозиции из ряда: 500, 1000, 2000 и 4000 мсек.,проделайте следующее: закройте шторку щели;  зарегистрируйте аппаратную функцию приёмника при следующих параметрах (включить ‘I-InitExper’): 'Delay Erase-Read' = времени экспозиции, ‘Smooth Curve’ – Y, ‘ExperName’ = любое имя, например, bgr500 (число соответствует экспозиции), ‘AverageNumber’ = 16, остальные параметры пропустить (нажать ‘Enter’),  запустите эксперимент посредством опции ‘S-StartExper’. Далее, инициализируйте эксперимент с вычитанием аппаратной функции, для этого установите те же параметры ‘Delay…’ и ‘Smooth…’ и ‘BackgroundName’ = имени аппаратной функции, остальные параметры пропустите. Откройте шторку щели и запустите приёмник в реальном масштабе времени (‘R-RealTimeExp’). Далее, остановите сканирование и с помошью опции ‘C-Cursor’ определите интенсивность линии за вычетом примерного среднего значения фонового сигнала вблизи линии. Впоследствии используйте полученные данные для построения графика зависимости интенсивности от времени экспозиции.

4. Запустите снова сканирование в реальном масштабе времени (при этом будут действительны «последние» параметры для экспозиции в 4000мсек). Убедитесь, что наблюдаемая линия находится в ультрафиолетовой области, помещая и удаляя стеклянную пластинку перед щелью спектрографа и наблюдая за кривой (стекло не пропускает ультрафиолет). После этого медленно вращая барабан длин волн спектрографа пронаблюдайте все линии ртути в дипазоне 253 – 580 нм. Зафиксируйте все замеченные линии спектра, снимая отсчёт по барабану в тот момент, когда линия находится по центру окна. Обратите внимание на линию ~ 507 нм., проверте её спектральный диапазон с помошью стеклянной пластинки. В ходе работы пользуйтесь возможностью выбирать удобный для наблюдения линий масштаб по вертикали ('C-Cursor’, ‘UpperLevel’).

5. Определите обратную дисперсию спектрографа для жёлтой и ближней ультрафиолетовой областей спектра. Для этого выведите вращая барабан две жёлтые линии ртути , 5769.60 и 5790.65 А. , одноввременно на экран монитора. Затем определите положение этих линий в пикселах. Позже, в отчёте, зная расстояние между соседними пикселами – фотодиодами (25 мкм),  вычислите  дисперсию. Аналогичный эксперимент проделайте для линий спектра 3650.15 и 3654.83 А. , при этом выведите на экран кроме этих линий и третью линию, находящуюся правее.

6. Перестройте для этой области горизонтальную шкалу отсчёта из пикселов в ангстремы, воспользовавшись опцией ‘WaveCalibr’ и координатами в пикселах для пары линий 3650.15 и 3654.83 А. После этого воспользуйтесь курсором и определите длину волны третей линии.

7. Теперь для этой же области спектра проведите эксперимент с усреднением и с вычитанием аппаратной функции при времени экспозиции 8000 мсек., поменяв соответствующим образом по выше описанной методике параметры и аппаратную функцию. Как для регистрации аппаратной функции, так и для самого эксперимента используйте число реализаций для усреднения, равное 16, а в качестве имени эксперимента, например, имя hg3660.   При этом рядом с правой линией обнаружится ещё одна линия. Определите снова длины волн для правой пары линий, а также соотношение их интенсивностей.

8. По окончанию работы выйти в основное меню программы, выйти из программы, нажав клавишу ‘Esc’ и выключить компьютер. Отсоединить от сети источник спектра и компьютер с монитором.

Содержание отчёта.

1. Представить график зависимости интенсивности от времени экспозиции для линии 2536.52 А. и своё обьяснение полученной зависимости.

2. Представить список длин волн линий ртути, зафиксированных в работе.

3. Представить схему устройства спектрографа ДФС-8 с пояснениями о его работе и с величиной фокусного расстояния фокусирующего зеркала.

4. Используя основное соотношение для дифракционной решётки (1) и сведени  о линии ~507 нм. определить в каком порядке работает решётка.

5. Вычислить по результатам работы и представить полученные величины обратной дисперсии для жёлтой и ближней ультрафиолетовой областей спектра. Дайте объяснение их отличия.

6. Используя соотношения для решётки (1) и для дисперсии (6), а также полученные величины обратной дисперсии для ближней ультрафиолетовой области спектра и порядка работы решётки определите, сколько штрихов на миллиметр имеет решётка.

7. Представить для пары линий ртути, находящихся правее линии 3654.83 А. полученные в работе значения длин волн и соотношение их интенсивностей. 

Контрольные вопросы.

1. Какие дифракционные решётки называют эшелеттами ? Каковы их достоинства ?

2. Какую схему работы решётки называют автоколлимационной ?

3. Каковы основные принципы работы линейки фотодиодов ? Как определяется время экспозиции для случая непрерывного света ?

4. Что и почему ограничивает сверху время экспозиции для линейки. Чему оно примерно равно  и как его можно увеличить на ваш взгляд ?

Библиографический список.

1. В.И. Малышев, Введение в экспериментальную спектроскопию, М., Наука, 1979.

2. И.М. Нагибина, Интерференция и дифракция света, Ленинград, Машиностроение, 1974.

Составил А.А. Юркин.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59357. Сценарій: Казка в гостях у математики 44.5 KB
  Дорогі друзі! Сьогодні казка прийшла в математику. Сьогодні казка буде разом з нами рахувати і сміятися. Ми розповімо багато цікавих пригод та історій, що сталися з нашими героями. Тому прошу всіх вас бути дуже уважними і слідкувати за всім, що діється на сцені.
59358. Позакласний захід з математики “Сильна ланка” 39.5 KB
  Скільки нулів в розрядній одиниці яка називається мільйон шість Яке число без остачі ділиться на всі числа нуль Як називається закон який формулюється так: €œЩоб помножити суму на число можна помножити на це число кожний доданок і одержані добутки додати розподільний...
59359. Христос народився! Славімо Його! 82.5 KB
  Діккенса Різдвяні повісті. Діккенса €œРіздвяні повісті виробляти вміння аналізувати зміст художнього твору стежити за авторською думкою в творі; удосконалювати навички аналізу тексту виразного читання. Діккенс присвятив 5 творів які об’єднав в цикл...
59360. Cценарій фізкультурно-оздоровчого виховного заходу. Спритні галичани 28 KB
  Виявлення сильніших та організованіших команд груп училища. Склад команд Підготовка команд Кожна команда група готує виготовляє: Нагрудні емблеми на кожного учасника з назвою команди та відповідними символами щодо назви розміром приблизно 15 х 15см довільної форми.
59361. Сценарій. Загадки про тварин і пори року 220 KB
  Вгадайте хто вона Бабуся чепурна Зима 8. Хто наткав полотна аж від лісудо вікна І сміється задається: От така ширина Зима 10. Відгадали хто вона Ця красуня чарівна Весна 13. Всі його люблять всі його чекають А кожен хто подивиться той одразу скривиться.
59362. CЦЕНАРІЙ «СВЯТО СВЯТОГО ВАЛЕНТИНА» 76.5 KB
  Святково прибрана зала. На сцені – слова “У чарах кохання”. На великому плакаті зображено розкішне дерево, але без листя. В залі на стелі розвішені зорі та сердечка. Лунає музика. На сцену виходять ведучі.
59363. З чого починається Батьківщина 44.5 KB
  Що таке Батьківщини Під віконцем калина Тиха казка бабусі Ніжна пісня матусі Дужі руки у тата. Під вікнами мальви в саду материнка Оспівані щедро в піснях. Тут мамина пісня лунає і нині Й підхопили поля і гаї її вечорами по всій Україні...
59364. Квіткове королівство 51 KB
  Жив він з єдиною дочкоюпринцесою яка бавилась зі своїми друзямиквіточками й слухала поради доброї Феї. У глибині сцени трон на якому спить король і принцеса. Принцеса. Король із принцесою йдуть на авансцену.
59365. Сценарій. Вечір зустрічі з випускниками 59 KB
  Ми сьогодні вас зібрали Працьовитих знатних славних Щоб згадати юність свою Щоб зустріти друзів давніх Прийміть вітання наші щирі Хай доля ваша розквіта Нехай в здоров’ї щасті мирі Рясні красуються літа. Нехай любов незгасно світить Хай сонце радісно сія Нині...