Молния - Юман М.
Скачать (прямая ссылка):
спектрографа, и сравнил их со спектром искры. Стедвор-си [50] получил
таким же спектрографом спектры молнии, которые проанализировал Кеннон
[1]. Вероятно, наи-
5,2, Экспериментальные методики
185
лучшей из ранних работ по спектроскопии молнии была работа Слайфера [49],
которому принадлежит первое сообщение о фотографической регистрации
спектров молнии щелевым спектрографом. Щелевой спектрограф, как будет
показано в разд. 5.2, позволяет точнее определять длины волн, чем
бесщелевой. Слайфер выделил с хорошей точностью важнейшие спектральные
линии молнии в интервале длин волн qt 3830 до 5000 А; идентифицированные
им линии принадлежали либо кислороду, либо азоту. Затем он сравнил свои
результаты с измерениями длин волн спектра лабораторной искры и с
результатами Пикеринга и Фокса. Данные Слайфера хорошо согласуются с
результатами, полученными в работах [1, 50].
Можно считать, что работа, которую выполнил Дю-фей [3], завершает ранние
спектроскопические исследования молнии. Используя щелевой спектрограф, он
получил спектральные данные в интервале длин волн от 2860 до 6550 А.
Дюфей впервые получил спектры молнии в ультрафиолетовой области и смог
выделить ряд молекулярных полос в спектре молнии. Когда он проводил свои
эксперименты, современная атомная физика находилась еще в процессе
становления. Модель атома Бора, которая успешно объясняла структуру
некоторых спектральных линий, была заменена в 20-х годах
квантовомеханическим описанием. Без современной атомной физики не могла
бы далее развиваться спектроскопия молнии.
5.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
6.2.1. Щелевой спектрограф
На рис. 5.1 приведена схема щелевого спектрографа. Свет от исследуемого
источника фокусируется или падает рассеянным пучком на входную щель.
Тонкую входную щель можно рассматривать как источник света, который
должен анализироваться. Свет от входной щели превращается в параллельный
пучок (коллимируется) коллима-торным зеркалом. Дифракционная (отражающая)
решетка разлагает свет в спектр, и фокусирующее зеркало собирает спектр
на фотографической пластинке или другом регистрирующем устройстве (см.
разд. 5.2.4). Во всех экспериментах, проведенных до настоящего времени,
на
186
5 Спектроскопия Молнии
входную щель падал рассеянный свет от разряда молнии. На входную щель
будет попадать весь свет, который находится в "ее поле зрения", и таким
образом получаю-
щийся спектр может быть результатом излучения света из различных точек
пространства. Например, спектры как от коронного разряда в облаке, так и
от главного канала разряда могут, по-видимому, накладываться на одну
фотопластинку. Более того, диффузный свет одиночного разряда, который
достигает щели спектрографа, имеет недостаточную интенсивность, чтобы
дать изображение на фотопленке Следовательно, спектрограф должен
регистрировать несколько молниевых разрядов, чтобы получить достаточную
экспозицию. При этом неважно, какой именно тип разрядов (внутриоблачный,
на землю, в воздухе, корона) регистрируется спектрометром во время
суммарного времени экспозиции.
Щелевой спектрограф имеет два преимущества перед бесщелевым.
1. Длины волн спектральных линий на щелевом спектрографе можно точно
определить, сравнивая их со спектрами, линии которых идентифицированы
Положение щели относительно оптики и дифракционной решетки определяет
положение линии данной длины волны на пленке. В бесщелевом спектрографе
положение источника - канала разряда - определяет положение данной длины
волны на пленке.
2. Можно получить очень хорошее разрешение длин волн, т. е разделить
близко расположенные спектральные
5 точника попадает на вход ную щель 1. Свет из входной щели превращается
коллимирующим зеркалом 2 в параллельный пучок, дифрагирует на
дифракционной решетке 3 и фокуси руется зеркалом 4 на фото
Рис. 5.1. Схема щелевого спектрографа. Свет от ис-
графической пленке 5.
52 Экспериментальные методики
187
линии и исследовать их форму. Разрешение определяется шириной щели;
уменьшение ширины щели будет значительно повышать разрешающую способность
В бесщеле-
Р и с . 5 2 Спектр молнии в интервале длин волн от 4050 до 4839 А,
полученный Воласом [59] с использованием щелевого спектрографа.
вом спектрографе эффективная ширина щели равна ширине светящегося канала.
Для близких импульсов эта эффективная ширина может быть относительно
большой, так что поперечник канала разряда определяет нижний предел
разрешения спектра.
На рис. 5 2 показан пример спектра молнии, полученный на щелевом
спектрографе Воласом [59]. Основные линии епектра Воласа приведены в
табл. 5.1. Здесь и вез-
Таблица 5.1
Основные характеристики спектра излучения молнии
Для линий, принадлежность которых установлена без всяких сомнений, даны
только длины волн, полученные в лабораторных экспериментах Для длин волн,
принадлежность которых вызывает сомнение, даны измеренные длины волн. Они
подчеркнуты [60]. Характеристики спектра, не определенные в интерваледлин
