Спектри і спектральні апарати

§ 81 СПЕКТРИ І СПЕКТРАЛЬНІ АПАРАТИ

Розподіл енергії в спектрі. Жоден з джерел не дає монохроматичного світла, т. Е. Світла строго певної довжини хвилі. У цьому нас переконують досліди по розкладу світла в спектр за допомогою призми, а також досліди по інтерференції і дифракції.

Та енергія, яку несе з собою світло від джерела, певним чином розподілена по хвилях всіх довжин хвиль (або частотам), що входить до складу світлового пучка. Щільність потоку електромагнітного випромінювання, або інтенсивність /, як відомо з § 50, визначається енергією W, що припадає на всі частоти. Для характеристики розподілу випромінювання за частотами потрібно ввести нову величину: інтенсивність, що припадає на одиничний інтервал частот. Цю величину називають спектральної щільністю потоку випромінювання. Позначимо її через / (v). Тоді інтенсивність випромінювання. яка припадає на невеликій спектральний інтервал v, дорівнює / (v) v. Підсумовуючи подібні вирази по всіх частотах спектра, ми отримаємо щільність потоку випромінювання /.

Спектральну щільність потоку випромінювання на різних частотах можна знайти експериментально. Для цього треба за допомогою призми отримати спектр випромінювання, наприклад електричної дуги, і виміряти щільність потоку випромінювання, що припадає на невеликі спектральні інтервали шириною v.

Візуально оцінити (приблизно) розподіл енергії можна, так як око володіє виборчої чутливістю до світла: максимум його чутливості лежить в жовто-зеленій області спектра. Найкраще скористатися властивістю дуже чорного тіла майже повністю поглинати світло всіх довжин хвиль. При цьому енергія випромінювання (т. Е. Світла) викликає нагрівання тіла. Тому досить виміряти температуру тіла і по ній судити про кількість поглиненої в одиницю часу енергії.

За результатами таких дослідів можна побудувати криву залежності спектральної щільності інтенсивності випромінювання від частоти (рис. 10.1). Ця крива дасть наочне уявлення про розподіл енергії у видимій частині спектру електричної дуги.

Спектральні апарати. Для точних досліджень спектрів такі прості пристосування, як вузька щілину, що обмежує світловий пучок, або призма, вже недостатні. Необхідні прилади, які дають чіткий спектр, т. Е. Прилади, добре розділяють хвилі різної довжини і не допускають (або майже не допускають) перекривання окремих ділянок спектра. Такі прилади називають спектральними апаратами. Їх основною частиною є призма або дифракційна решітка.

Розглянемо, наприклад, схему пристрою призменного спектрального апарату (рис. 10.2). Досліджуване випромінювання надходить спочатку в частину приладу, звану коллиматором. Коліматор є трубу, на одному кінці якої є ширма з вузькою щілиною, а на іншому - собіраюпдая лінза L1. Щілина знаходиться на фокусній відстані від лінзи. Тому розходиться світловий пучок, який потрапляє на лінзу з щілини, виходить з неї паралельним пучком і падає на призму Р.

Так як різних частотах відповідають різні показники заломлення, то з призми виходять паралельні пучки, що не збігаються за напрямком. Вони падають на лінзу L2. На фокусній відстані від цієї лінзи розташовується екран - матове скло або фотопластинки. Лінза L2 фокусує паралельні пучки променів на екрані, і замість одного зображення щілини виходить цілий ряд зображень. Кожній частоті (точніше, вузькому спектральному інтервалу) відповідає своє зображення. Всі ці зображення разом і утворюють спектр.

Описаний прилад називається спектрографом. Якщо замість другої лінзи і ЕКХ) ана використовується зорова труба для візуального спостереження спектрів, то прилад називається спектроскопії. Призми і інші деталі спектральних апаратів виготовляються не тільки зі скла. Замість скла застосовують і такі прозорі матеріали, як кварц, кам'яна сіль і ін.

Ви ознайомилися з новою величиною - спектральної щільністю інтенсивності випромінювання, а також з пристроєм спектрографа.

1. Що треба змінити в спектральному апараті, якщо замість призми використовувати дифракційну решітку!
2. Як залежить інтенсивність випромінювання від частоти у видимій частині спектру!

Фізика і астрономія за 11 клас безкоштовно завантажити. плани конспектів уроків, готуємось до школи онлайн

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.