Универсальный монохроматор УМ-2 предназначен для различных спектральных исследований. Относительное отверстие УМ-2 d/f1=6, т.е. это прибор средней светосилы. В данной работе он используется в качестве спектроскопа. Оптическая схема монохроматора соответствует рис.1.
Внешний вид монохроматора показан на рис.7. Его основные части: коллиматор 7, призменный столик 5 с поворотным механизмом и выходная труба 4. Ножи входной щели 8 установлены в фокальной плоскости объектива коллиматора. Свет через входную щель попадает на объектив коллиматора, параллельным пучком проходит диспергирующую призму (призма Аббе) и попадает в объектив выходной трубы. Спектр, образовавшийся в фокальной плоскости объектива, можно наблюдать через окуляр 2. В фокальной плоскости окуляра имеется указатель в виде треугольника с регулировочной головкой 1. Указатель освещается лампочкой через сменные светофильтры в револьверной оправе 3. Для регулировки освещения указателя на приборе установлен реостат 14 с выключателем 15. При измерениях спектральную линию подводят к указателю, поворачивая барабан 11 поворотного механизма. При этом поворачивается столик 5 с призмой 6.
Рис.7. Внешний вид монохроматора УМ-2.
На барабанеповоротного механизма нанесены относительные деления – градусы (13). Отсчет читается против индекса 12, скользящего по спиральной канавке.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Градуировка монохроматора
Для проведения спектральных исследований монохроматор должен быть проградуирован, т.е. нужно установить, какой длине волны соответствует то или другое деление барабана поворотного механизма. Градуировка может быть осуществлена с помощью любого источника света, имеющего достаточно интенсивный линейчатый спектр. При этом длины волн линий излучения должны быть известны.
В данной работе для градуировки используется дуговая ртутная шаровая лампа ДРШ-250. В табл.1 указан цвет, относительная интенсивность и длина волны ее линий излучения в видимой области спектра. Ртутная лампа включается через блок питания.
Градуировка монохроматора производится в следующем порядке.
1. Установить конденсор и ртутную лампу на оптический рельс перед входной щелью монохроматора.
2. Последовательно включить тумблера "Сеть" и "Лампа ДРШ" блока питания, затем нажать кнопку "Пуск" и удерживать ее в нажатом положении до тех пор, пока лампа не загорится устойчивым разрядом.
Табл.1. Спектр излучения ДРШ-250 в видимой области.
| Цвет линий | Интенсивность | λ, нм |
| Фиолетовая | сильная | 404,6 |
| Фиолетовая | средняя | 408,0 |
| Синяя | сильная | 435,8 |
| Зелено-голубая | средняя | 491.1 |
| Зеленая | сильная | 546.4 |
| Желтый дублет | сильная сильная | 576.4 579.1 |
| Пять линий в оранжево-красной области | слабые | 607.0 614.0 623.4 671.6 690.7 |
3. Перемещая рейтер конденсора и лампы, добейтесь четкого изображения разрядного промежутка на колпачке 9. Работая винтами, сдвигающими конденсор в вертикальном и горизонтальном направлениях, совместите это изображение с перекрестием колпачка. Флажок шторки "Открыт-закрыт" 16 поставьте в положение "Открыт".
4. С помощью микрометрического винта 10 (рис.10) установите ширину входной щели равную 0.02 мм. При этом край микрометрического винта должен совпадать с цифрой "О", а индекс на шкале нониуса с цифрой "20". Снимите колпачок 9, закрывающий входную щель коллиматора.
5. Вращая барабан 11 поворотного механизма, выведите линии спектра в поле зрения окуляра. Включите тумблер 15 подсветки указателя. Поворачивая револьверную оправу 3 сменных светофильтров, осветите указатель желтым светом. Вращая окуляр 2, добейтесь максимальной резкости указателя. В этом случае изображение спектральных линий тоже должно быть резким.
Барабаном 11 подведите к указателю желтый дублет. При правильной установке ширины щели и фокусировке окуляра две желтые линии должны наблюдаться раздельно. Поворачивая барабан 11, просмотрите весь спектр излучения ртутной лампы.
6. Измерьте положение каждой из спектральных линий, для чего путем вращения барабана 11 совместите линию с указателем, снимите соответствующий отсчет по барабану и занесите результат в табл.2. Измерения рекомендуется начинать с фиолетовой части спектра и последовательно двигаться к красной.
7. Пункт 6 повторите три раза, рассчитайте среднее значение φ ср отсчета по барабану, соответствующее каждой из линий.
8. Выключите последовательно тумблера "Лампа ДРШ" и "Сеть" блока питания. Наденьте колпачок на вход коллиматора.
9. На листе миллиметровой бумаги формата А4 (210х297) мм постройте градуировочный график монохроматора, откладывая по горизонтальной оси значения φ ср, а по вертикальной - соответствующие значения длин волн. График должен представлять собой плавную кривую и охватывать область длин волн от 380 до 720 нм, для чего кривую следует несколько продлить в область больших и меньших значений длин волн за пределы крайних экспериментально полученных точек.
10. Результаты измерений и график покажите преподавателю.