Эксперимент, страница 120 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

Пронаблюдайте спектр излучения раскаленной нити накала лампы через призму и через спектроскоп. Сравните наблюдаемые спектры. В чем преимущество спектра, наблюдаемого через спектроскоп?

Сравнение наблюдаемых спектров

При наблюдении излучения раскаленной нити накала лампы как через призму, так и через спектроскоп, наблюдается сплошной (непрерывный) спектр. Это происходит потому, что раскаленные твердые тела излучают электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн. Визуально спектр представляет собой радужную полосу, в которой цвета плавно переходят друг в друга от красного к фиолетовому.

Основное различие заключается в качестве получаемого спектра. Спектр, полученный с помощью одной лишь призмы (без использования щели и линз), как правило, менее четкий и более размытый. Цвета могут значительно перекрываться, а общая картина будет сильно зависеть от условий наблюдения (например, от наличия постороннего света).

Спектр, наблюдаемый в спектроскопе, является гораздо более четким, ярким и контрастным. Цветовые полосы в нем лучше разделены.

Ответ: В обоих случаях наблюдается сплошной спектр в виде радужной полосы, однако спектр, полученный через спектроскоп, значительно четче, ярче и контрастнее, чем спектр, полученный через одиночную призму.

В чем преимущество спектра, наблюдаемого через спектроскоп?

Преимущество спектроскопа перед простой призмой обусловлено его конструктивными особенностями, которые направлены на получение качественного и информативного спектра. Ключевые преимущества следующие:

1. Высокая четкость (разрешение). Спектроскоп оснащен коллиматором, который состоит из входной узкой щели и собирающей линзы. Щель формирует тонкий пучок света, а линза делает его параллельным. В результате диспергирующий элемент (призма или дифракционная решетка) раскладывает в спектр именно параллельный пучок света, что позволяет получить на выходе не размытое изображение источника, а серию четких монохроматических изображений входной щели. Это обеспечивает высокую четкость и хорошее разделение цветов.

2. Возможность количественных измерений. В конструкцию спектроскопа входит зрительная труба с окуляром, в поле зрения которого часто имеется шкала. Эта шкала проградуирована в единицах длины волны (например, в нанометрах, нм). Таким образом, спектроскоп позволяет не просто наблюдать спектр, но и измерять длины волн, соответствующие различным его частям, что является его важнейшим преимуществом для проведения анализа.

3. Защита от постороннего света. Оптические элементы спектроскопа находятся внутри светонепроницаемого корпуса, что исключает попадание рассеянного света извне. Это повышает яркость и контрастность наблюдаемого спектра.

Ответ: Главное преимущество спектра, наблюдаемого через спектроскоп, — это его высокая четкость и, что наиболее важно, возможность количественного анализа, то есть измерения длин волн света с помощью встроенной шкалы. Это достигается за счет более совершенной оптической системы прибора (наличия щели, коллиматора, зрительной трубы).