Теоретичнi вiдомостi.

МУМ.

Мета: Ознайомитись iз принципом роботи та будовою монохроматора МЦМ та зняти спектральну характеристику лампи розжарення.

Прuладu i матерiалu:

1.Монохроматор унiверсальний малогабаритний.

2.Вольтметр цифровий.

3.Блок живлення типу ВС-4-12.

Лiтература:

1. Лебедева В.В. Техника оптической спектроскопии. М., Изд-во Моск. ун-та,1977, С.384.

2. Давидюк Г. Є., Калапуша Л. Р., Булатецький В. О. Посiбник для лабораторних робiт з квантової фiзики. - Луцьк.: Видавництво ЛДПI iм. Лесi Українки, 1992, с.

3. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. III. - М.: Наука, 1988.

Завдання:

1.Опрацювати рекомендовану літературу.

2.Законспектувати основні теоретичні положення, що стосуються даної роботи.

3.Записати в зошит із інструкції до лабораторної роботи порядок її виконання.

4.Суворо дотримуватися даного порядку при виконання і оформленні лабораторної роботи.

5.дати відповідь на контрольні запитання.

Теоретичнi вiдомостi.

Тепловим (температурним) випромінюванням називають електромагнітне випромінювання, яке випромінюється тілом, речовина якого знаходиться у стані теплової рівноваги і характеризується деякою температурою.

Потік світлової енергії dE_x, який відповідає довжинам хвиль, що лежать в інтервалі від λ до λ+dλ і випромінюється площадкою dS визначають за формулою:

Функцiю розподiлу випромiнювання за довжинами хвиль r_x можна інтерпретувати, як енергетичну світність, яка віднесена до одиничного iнтервалу довжин хвиль бiля даної хвилi λ. R_x називається випромiнювальною здатнiстю тiла, або спектральною густиною енергетичноi cвітностi абсолютно чорного тiла.

- iнтегральна енергетична cвітність. Максимальна спектральна густина енергетичної cвітностi абсолютно чорного тiла зростає пропорцiйно п'ятому степеню температури (другий закон Biнa)

- (r_λ)_max=C₂T⁵,

Де С₂=1,29*10^-5Вт/(м³К⁵).

За законом змiщення Biнa добуток абсолютної температури абсолютно чорного тiла на довжину хвилi, при якiй спектральна густина енергетичної світності цього тіла є величина стала

λ_mT=C₁=2,89*10^-3м/K.

Закон змiщення Biнa дaє можливiсть за довжиною хвилі, на яку припадає максимум випромінювання знайти температуру нитки розжарення лампи.

Поглинальна здатнiсть реальних тiл менша за одиницю.

Випромiнювання нечорних тiл характеризують коефiцiєнтом чорноти а_λ,T.

Для бiльшостi металiв при температурах 1000-3000 К у видимiй областi спектра коефiцiєнт чорноти випромiнювання складає 0,7-0,3.

В якостi джерел з еталонним розподiлом енергії за спектром використовують смужковi лампи розжарення. Тiлом розжарення в таких лампах є тонка смужка з чистого вольфраму шириною 1-2 мм.

В звичайних лампах розжарення використовують вольфрам з домiшками алюмiнiю та кремнiю. Вони покращують технологiчнi властивостi нитки розжарення, але змiнюють вигляд кривої а_λ,T=f(λ) в порiвняннi з чистим вольфрамом. Область роботи ламп iз скляним балоном обмежена довжинами хвиль вiд 350 нм до 3 мкм.

Технiчнi данi монохроматора.

1. Робочий дiапазон довжин хвиль 200-800 нм.

2. Щiлини змiннi шириною 0,05; 0,25; 1,00; 3,00 мм.

3. Похибка показiв лiчильника довжин хвиль 0,2 нм.

Будова i робота прuладу.

Випромiнювання вiд лампи через конденсатор попадає на вхiдну щiлину i за допомогою дзеркала заповнює вгнуту дифракцiйну решiтку, яка виконує роль фокусуючого i диспергуючого елемента. В приладi використана решiтка iз змiнним кроком нарiзки i криволiнiйними штрихами, що дaє можливiсть значно компенсувати розфокусування та iншi аберацiї. Пiсля решiтки свiтло попадає у вихiдну щiлину (при виведеному плоскому дзеркалi) або у вихiдну щiлину (при виведеному дзеркалi).

Для отримання бiльшої спектральної чистоти дослiджуваного випромiнювання при роботi в областi спектра 290-710 нм вхiдна i вихiдна щiлини встановлюються в положеннi 1, а при роботi в областi спектра 200 - ­290 i 710-800 нм щiлини встановлюються в положення 2.

Номiнальнi розмiри змiнних щiлин та позначення положення щiлин вказанi на поверхнi щiлини. Для встановлення щiлин в корпусi монохроматора зробленi гнiзда.

Перемикання дзеркала здiйснюється перемiщенням вiд себе (до себе) рукоятки, яка розмiщена на боковiй стiнцi корпуса монохроматора зi сторони вихідної щілини.

Сканування спектра проводиться поворотом решiтки навколо oci на кут ψ в межах ψ_о=6⁰54' до ψ_k=28⁰44'..

Перемiщення решiтки забезпечується синусним механiзмом, в якому для перемiщення опорної поверхрі використовується гвинт. Вiд рукоятки, яка розмiщена на передній стiнцi монохроматора, рух передається до синусного механiзму за допомогою системи зубчастих передач.

Вiдрахунок довжини хвиль здiйснюється за допомогою цифрового механiчного лiчильника, який вмонтований в корпус монохроматора. Точнiсть вимiрювання +(-) 0,2нм.

Джерелом випромiнювання служить лампа розжарення типу КМГ 12 - ­ 100. Вона знаходиться в закритому кожусi. Свiтловий потiк виводиться через конденсор, який вмонтований в стінку кожуха.

Блок приймача випромiнювання складається з фотоелемента, пiдсилювача, кола зворотнього зв'язку, потенцiометра встановлення нуля. Фотоелемент приймає випромiнювання, яке падає на катод. На нього подається напруга 45В. Коло зворотнього зв'язку складається з резисторiв, за допомогою яких регулюється чутливість монохроматора.

Реєстрацiю iнтенсивностi випромiнювання у вiдносних одиницях виконують за допомогою цифрового вольтметра В7-22.

На переднiй панелi корпуса блока живлення розмiщений: тумблер ("сеть") i сигнальна лампа бiля нього, тумблер "Накал-Недокал", який забезпечує: роботу джерела випромiнювання в двох режимах та гнiзда для пiд’єднання вольтметра.

На боковiй стiнцi приймача випромiнювання є перемикач, з допомогою якого регулюється чутливість монохроматора, рукоятка встановлення нуля та змiни висоти дiафрагми.

Увага!

1. Дотримуйтесь правил електробезпеки при виконаннi лабораторної роботи.

2. Забороняється торкатись пальцями до оптичних поверхонь руками.

Хiд роботи.

1. Пiд’єднайте джерело випромiнювання, приймач випромiнювання, цифровий вольтметр до блока живлення.

2. Пi’єднайте блок живлення в мережу. Bвімкніть тумблер ("сеть").

При цьому повинна загорiтися сигнальна лампочка. Тумблер "Накал­недонакал" Bстановіть в потрiбне положення.

3. Обертаючи рукоятку, проводять сканування спектра. Знiмають залежності інтенсивності випромінювання від довжини хвилі

4. Проводять аналогiчне Вимірювання, змінивши напруги

розжарення лампи.

5.Будують графiки залежностi випромiнювання лампи від довжини хвилі для різних рівнів розжарення.

6. Обчислюють температуру нитки розжарення, виходячи з закону змiщення Biнa.

7. Обчислюють спектральну густину енергетичної світностi для інтервалу довжин, яку задає викладач.

8. За графiками визначте, яка частина енергй випромiнювання (у процентах) припадае на видиму область.

Контрольнi запитання.

1. Що називають випромiнювальною здатнiстю тiла?

2. Що називають тепловим випромiнюванням?

3. Що таке iнтегральна енергетична свiтнiсть?

4. Сформулюйте закон змiщення Biнa.

Дата добавления: 2015-08-21