Волны - Крауфорд Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Стронций. Растворите в воде немного хлористого стронция и, смочив в
растворе кончик ножа, внесите его в пламя горелки. Длина волны красной
линии стронция является известным стандартом частоты.
Медь. Воспользуйтесь медным купоросом, его можно использовать так же, как
хлористый стронций. Медный купорос дает прекрасный зеленый цвет.
Углеводород. Посмотрите на спектр первого порядка пламени газовой
горелки. Вы увидите резкое и ясное изображение в синем и зеленом свете.
"Синий" цвет пламени связан с одной или несколькими почти
монохроматическими спектральными линиями.
9.26. Опыт. Полосы Фабри - Перо. Простым источником почти
монохроматического света является пламя горелки, в которую внесен кончик
ножа, смоченный в растворе соли. Воспользуйтесь этим источником для
наблюдения полос Фабри- Перо. Посмотрите через пламя на его изображение в
куске стекла (покровное стекло или даже стекло, покрывающее картину или
снимок). Вы увидите полосы, напоминающие отпечатки пальцев. Если стекло
оптически плоское, полосы представляют собой окружности, центрированные
вокруг вашего глаза, но в любом случае они ясно видны. Газовая горелка и
нож, смоченный в растворе соли, являются яркими источниками
монохроматического света и вы сможете сделать этот опыт даже при дневном
свете. В качестве простого, стабильного и широкого источника
монохроматического света можно рекомендовать неоновую лампу.
9.27. Опыт. Трубка в качестве спектрометра, линии Фраунгофера. Возьмите
картонную трубку длиной от 45 до 60 см. На одном конце трубки смонтируйте
одиночную щель. Ее лучше всего сделать из двух бритвенных лезвий. Одно из
них закрепите неподвижно с помощью ленты скотча, другое закрепите с
помощью пластилина или замазки, чтобы иметь возможность менять ширину
щели (узкая щель - лучшее разрешение, широкая щель - больше света).
Наблюдайте с помощью такого спектрометра за источниками света,
перечисленными в опыте 9.25.
Вопрос. ^Можно ли таким спектрометром разрешить дублет в спектре натрия
(Х]=5890 А и Х2=5896 А)?
Ответ. Нельзя; чтобы улучшить разрешение, можно взять решетку с меньшим
расстоянием d между линиями или увеличить число используемых линий.
468
Последний способ означает увеличение ширины D решетки. В нашем приборе D-
диаметр вашего зрачка, близкий к 2 мм. Добавив телескоп с диаметром
объектива, близким к 2 см, вы можете улучшить угловое разрешение К/D в 10
раз, если все лучи, прошедшие через объектив, попадут в ваш зрачок и
дифракционная решетка будет лежать на самой линзе.
С помощью такого спектрометра можно увидеть линии Фраунгофера в спектре
Солнца. Выберите для этого солнечный день. Положите на землю несколько
слоев белой бумаги (больше одного для того, чтобы она была "очень белой")
и посмотрите на ее поверхность через ваш спектрометр. Используйте плотную
ткань или одеяло, чтобы защитить глаза от рассеянного света.
Воспользуйтесь так же краем трубки, чтобы "спрятать" ослепляюще яркий
свет нулевого порядка. Ширину щели сделайте равной ~0,5 мм. Заметьте, что
непрерывный спектр Солнца пересечен несколькими темными линиями. Если вы
их не видите, попытайтесь подрегулировать ширину щели, чтобы добиться
лучшей освещенности. Другой метод заключается в том, чтобы покрыть очень
узкую щель несколькими слоями вощеной бумаги (или кальки) и смотреть на
небо вблизи Солнца, меняя интенсивность света степенью приближения к
направлению на Солнце.
Темные линии являются линиями поглощения. Горячее Солнце испускает
непрерывный спектр излучения, которое возбуждает атомы относительно
холодной внешней газовой оболочки Солнца. Атомы оболочки излучают свет,
соответствующий их характеристическим частотам. Оболочка для таких частот
почти непрозрачна, и этим объясняются черные линии, возникающие в
областях спектра, отвечающих характеристическим частотам. Легче всего
наблюдать близко расположенные линии в желтой части спектра, связанные с
излучением атомов железа, кальция и магния, линию водорода в зелено-синей
части спектра и несколько тесно расположенных углеводородных линий в
синей части спектра. Они аналогичны линиям испускания, которые вы
наблюдали в спектре пламени газовой горелки. Может быть, вам удастся
заметить линию поглощения натрия, хотя автору это удается с трудом. Чтобы
знать, где искать эти линии, посмотрите на линии испускания натрия, кидая
крупицы соли в пламя горелки. Именно эти линии будут "потеряны" во
фраунгоферовском спектре. (См. цветную вклейку после стр. 480.)
9.28. Опыт. Дифракция водяных волн. Осветите ванну сверху лампой с
небольшой нитью в прозрачном баллоне (нам нужны резкие тени). Теперь
создайте бегущие "прямые волны" - двухмерный аналог плоских волн,-
покачивая доску у края ванны.
Пусть кофейная чашка будет непрозрачным препятствием. Оцените расстояние
L, за которым "тень" от чашки размывается. Предположим, что диаметр чашки
вам неизвестен. Оцените его экспериментально: для этого нужно извлечь
квадратный корень из произведения L на длину волны водяных волн.
