Номер 4, страница 216 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Элементы квантовой физики. Параграф 42. Непрерывный и линейчатый спектры. Вопросы - номер 4, страница 216.

Условие.

4. Из каких основных частей состоит спектроскоп? Расскажите о его принципе действия (см. рис. 222).

Рис. 222

Решение.

Из каких основных частей состоит спектроскоп

Спектроскоп — это оптический прибор для визуального наблюдения и анализа спектрального состава излучения. Судя по схеме (рис. 222), призменный спектроскоп состоит из трёх основных частей:

1. Коллиматор. Это узел, формирующий параллельный пучок света. Он состоит из входной щели (1), на которую направляют исследуемый свет, и собирающей линзы (2), называемой коллиматорной. Щель располагается в фокусе этой линзы.

2. Диспергирующий элемент. В данном приборе это трёхгранная стеклянная призма (3). Её задача — разложить свет в спектр за счёт явления дисперсии. В других конструкциях спектральных приборов вместо призмы может использоваться дифракционная решётка.

3. Зрительная труба. Она служит для наблюдения полученного спектра. Зрительная труба состоит из объектива (4) и окуляра (не показан на схеме). Объектив фокусирует параллельные пучки света, вышедшие из призмы, и строит действительное изображение спектра в своей фокальной плоскости (5), которое затем рассматривается через окуляр.

Принцип действия

Принцип действия спектроскопа основан на явлении дисперсии света — зависимости показателя преломления вещества (в данном случае, стекла призмы) от частоты (или длины волны) световой волны.

Процесс получения спектра выглядит следующим образом:

1. Свет от исследуемого источника проходит через узкую входную щель (1) коллиматора.

2. Расходящийся от щели пучок света попадает на коллиматорную линзу (2). Поскольку щель находится в фокусе линзы, после прохождения через неё пучок света становится параллельным.

3. Параллельный пучок света направляется на призму (3). Проходя через призму, свет дважды преломляется. Вследствие дисперсии света лучи разных цветов (с разной длиной волны) преломляются под разными углами. Фиолетовые лучи, имеющие наименьшую длину волны в видимом диапазоне, отклоняются на самый большой угол, а красные лучи, с наибольшей длиной волны, — на самый малый.

4. В результате из призмы выходит не один пучок, а целое семейство параллельных пучков, каждый из которых соответствует своему цвету (своей длине волны) и распространяется в своём направлении.

5. Эти пучки света попадают на объектив зрительной трубы (4). Объектив фокусирует каждый из параллельных пучков в своей фокальной плоскости (5). Таким образом, для каждого цвета (длины волны) в этой плоскости формируется своё изображение входной щели. Совокупность этих цветных изображений и является спектром исследуемого излучения.

6. Полученный спектр можно наблюдать глазом через окуляр или зафиксировать на фоточувствительном материале (фотопластинке) или электронном детекторе (ПЗС-матрице), установленном в фокальной плоскости объектива.

Ответ: Спектроскоп состоит из трёх основных частей: коллиматора (для создания параллельного пучка света), диспергирующего элемента (призмы, раскладывающей свет в спектр) и зрительной трубы (для наблюдения спектра). Его действие основано на явлении дисперсии, при котором свет разлагается на составляющие его цвета (длины волн) при прохождении через призму.