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

37710. БЛОК МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ. РАБОТА С ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ 208 KB
  Изучение структуры и функций блока микропрограммного управления БМУ, составление и отладка микропрограмм обработки данных, записанных в ОП, с использованием циклов и подпрограмм.
37711. ВИМІРЮВАННЯ КОЕФІЦІЄНТА НЕЛІНІЙНИХ СПОТВОРЕНЬ 74.5 KB
  МЕТА РОБОТИ вивчити методи вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень; набуття навичок роботи з сучасним вимірювачем нелінійних спотворень. Причиною виникнення нелінійних спотворень у радіоелектронних колах є нелінійність вольтамперних характеристик діодів транзисторів мікросхем ламп а також нелінійні залежності в магнітних або п'єзоелектричних елементах. Прилади для вимірювання коефіцієнта гармонік називають вимірниками нелінійних спотворень.
37713. Ознайомлення з інструментальним середовищем Lazarus 306.24 KB
  Ознайомитись із середовищем програмування Lazarus. Написати програму яка забезпечує обчислення радіуса вписаного в трикутник кола за його сторонами.
37714. Протокол SMTP 805.5 KB
  Щоб доставити повідомлення до адресата необхідно переслати його поштовому серверу домену в якому знаходиться адресат. Сервер відповідає на кожну команду рядком що містить код відповіді і текстове повідомлення відокремлене пропуском. У результаті цього спам став практично нерозв'язною проблемою так як було неможливо визначити хто насправді є відправником повідомлення фактично можна відправити лист від імені будьякої людини. DT CRLF Вказує на початок повідомлення.
37715. Двуфакторний аналіз 51.84 KB
  Суму квадратів всіх дослідів 18 4. суму квадратів сум по стовпцях поділену на число дослідів в стовпцю 19 5. суму квадратів сум по стрічках поділену на число дослідів в стрічці 20 6. суму квадратів для стовпця SS=SS2SS4; 22 8.
37716. Оператори роботи з рядками. Обробка одновимірних масивів та рядків. Статичні одновимірні масиви 675.08 KB
  Статичні одновимірні масиви. Оператори роботи з рядками. Обробка одновимірних масивів та рядків. Мета: навчитись проводити обробку одновимірних масивів та рядків мовою програмування С.
37717. Логические элементы на МДП-транзисторах 1.39 MB
  Теоретические сведения Обратное преобразование двоичного кода в код I из N выполняют преобразователи кода называемые дешифраторами. Синтез структуры дешифратора как и любого другого преобразователя кодов начинается с записи таблицы соответствия входных и выходных кодов. если число входов m и число выходов n дешифратора связаны соотношением: n = 2m то выходы определены для всех двоичных наборов и дешифратор называется полным. Пример неполного дешифратора преобразователь двоичного кода 421 в код I из 10 согласно табл.
37718. Знакомство с принципами микропрограммой эмуляции ЭВМ с программным управлением 53 KB
  р0= 1 1ый элемент р1= 1 2ой элемент р2 Ктый элемент RCT =К2 р3 Сумма Микропрограмма выполняемого алгоритма Выборка команды Адрес МК Операция Поле Значение Функция 00 mov PC OP dd PC 2 B SRC LU DB CONST 7 4 3 1 2 PC R7 D RGB RSC0 Шина DB 01 mov PC RF mov PC RGK JMP B R DST CH F 1 4 2 RF Чтение ОП RGR РЗУ JMP Адрес МК Операция Поле Значение Функция 02 dd R3R0 M MB LU CH 1 2 3 0 Из поля R1 команды Из...