Спектроскоп
Салабутін Олександр, 31 група
Зміст
Загальний опис (принцип дії)
Спектроскоп (від спектр і грец. skopeo — дивлюся) — оптичний прилад для візуального спостереження спектра випромінювання. Використовується для швидкого, якісного спектрального аналізу речовин у хімії, металургії (наприклад, стилоскоп) і т. д
Спектроскопія спочатку була інструментом для дослідження спектра джерел світла, а також для вивчення взаємодії між випромінюванням і різними зразками речовини у видимому діапазоні довжин хвиль (λ) електромагнітного випромінювання. Перші спектроскопы використовували видиму область світла, піддану дисперсії за допомогою призми. Довжина хвилі зчитувалась з допомогою вбудованого в прилад шкали, її положення встановлювали за відомим яскравим спектральним лініям емісійного випромінювання окремих речовин. Пізніше поняття було розширено, і тепер воно включає будь-які вимірювання інтенсивності випромінювання як функції довжини хвилі випромінювання (або частоти). Таким чином спектроскопія дозволяє вивчати взаємодію випромінювання з речовиною змінної в області частот (ν). Надалі можливості досліджень були розширені, досліджується енергія як змінна E = hν для фотонів (h — постійна Планка). Відгук системи досліджують як функцію довжини хвилі випромінювання (часто — частоти), його називають спектром.
Історична довідка
Першим творцем спектроскопа вважають німецького фізика Йозефа Фраунгофера. Спектроскопічна установка, створена ним, являла собою щілину в віконницях, через яку сонячне світло падало на призму. Спектр кольорів не проектувався на екран, а потрапляв в об'єктив зорової труби, встановленої за призмою. Таким чином, вчений спостерігав його суб'єктивно.
Об'єктом досліджень Фраунгофера було сонячне світло. У 1814 р. вчений виявив на безперервному сонячному спектрі виразні темні лінії. Такі ж лінії він побачив та в спектрах Венери і Сіріуса, а також штучних джерел світла.
Потрібно сказати, що ще за 12 років до цього, в 1802 р., ці ж лінії в сонячному спектрі виявив англійський учений Вільям Хайд Волластон (Уолластон), вивчаючи сонячне світло за допомогою камери-обскури. Він подумав, що це лінії, що розділяють кольори спектру, тому й не намагався знайти пояснення їх появи.
Як і Волластон, Фраунгофер також не зміг пояснити природу темних ліній. Але лінії стали називатися Фраунгоферовы лінії, а сам спектр - Фраунгоферовым спектром.
У 1863 році британський астроном Вільям Гаґґінс довів за допомогою спектроскопа, що зорі складаються з тих самих елементів, які наявні й на Землі.
Технічні характеристики
Кожен спектроскоп має свої конструктивні особливості, але принцип роботи у них спільний.
Двотрубний спектроскоп призматичного типу містить: коліматор з щілинним пристроєм; призму або дифракційну гратку; зорову трубку. У фокальній площині об'єктива знаходиться вузька щілина, довжин якої перпендикулярна площині малюнка. Щілина висвітлюється досліджуваними променями.
Заломлююча здатність характеризується в основному трьома величинами:
1.Показником заломлення nD для жовтої лінії натрію (nD=589,3 нм).
2.Середній дисперсією (λC=656,3 нм).
3.Коефіцієнтом середньої дисперсії, або числом Аббе.
Сфера застосування
Спектроскоп - основний інструмент спектроскопії. Без спектроскопа не можуть обійтися хіміки та астрономи. З його допомогою можна визначити хімічний склад речовини, структуру поверхні, фізичні параметри об'єкта, досліджувати космічні об'єкти, що знаходяться від нас на величезних відстанях.
За допомогою флуоресцентного окуляра візуально можна спостерігати ультрафіолетовий спектр, а за допомогою електронно-оптичного перетворювача — ближню інфрачервону ділянку спектра.
Фото, відео-матеріали
Список використаних джерел
1.https://traditio.wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF
2.Волновая оптика: Лабораторный практикум / Под ред. Котликова Е.Н. / СПбГУАП. СПб . 2013 . – 64 с.: ил.
3.Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов. – 13-е изд., стереотип. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 560 с.: ил.
