Оптическая схема и принцип действия монохроматора

Оптическая схема монохроматора показана на рис. 4. Свет через входную щель падает на объектив коллиматора и параллельным пучком проходит диспергирующую призму. Под углом  к падающему пучку света помещается выходная труба монохроматора. Поворачивая призменный столик на различные углы относительно падающего пучка света, получают в выходной щели свет различной длины волны, проходящий через призму в минимуме отклонения.

Конструкция монохроматора приведена на рисунке 5. Его основные части - коллиматор 15, призменный столик с поворотным механизмом и выходная труба 16.

Коллиматор. Коллиматор крепится к обойме 17 на плате 18, которая соединена болтами с основанием прибора. В качестве входной щели коллиматора применена стандартная симметричная щель 19; ширина раскрытия щели -от 0 до 4 мм, высота 15 мм, цена деления на барабанчике 20 равна 0,01 мм. На входную щель надета насадка 21 с линзой F=140 мм и призмой сравнения, включаемой рукояткой 22. В насадку входит фигурная диафрагма 23. С помощью большого выреза диафрагмы щель ограничивают по высоте; высота щели определяется по шкале с ценой

деления 1,2 мм. Шкала нанесена на правой верхней части диафрагмы; отсчет снимается против края корпуса щели. Ножи входной щели установлены в фокальной плоскости объектива коллиматора. Ввиду того, что фокусное расстояние объектива для каждой длины волны изменяется, предусмотрена возможность фокусировки объектива. В обойме имеется окно с миллиметровой шкалой 24 и нониусом 25, по которым определяется положение объектива коллиматора. Фокусировочное движение объектива производится маховичком 26. Зависимость фокусировки от длины волны указана в аттестате прибора. Шкала фокусировки объектива коллиматора освещается лампочкой, закрытой колпачком 27. Для удобства работы выключатель 28 установлен непосредственно на приборе.

В трубе коллиматора, между щелью и объективом, помещен затвор, с помощью которого можно прекратить доступ света в прибор. Движением затвора управляют с помощью рукоятки 29.

Призменный столик с поворотным механизмом. Столик 30 с призмой 31 установлен на нижнем столике с рычагом, получающим движение от микрометрического винта поворотного механизма 32. Ось вращения механизма собрана на шарикоподшипниках, поэтому призменный столик перемещается легко и плавно.

На барабане длин волн 33 поворотного механизма нанесены относительные деления - градусы. Отсчет читается против индекса 34, скользящего по спиральной канавке. Во время работы шкала и индекс освещаются лампочкой 35, на которую подают напряжение 3,5 В от трансформатора.

Выходная труба. Лучи света, пройдя диспергирующую призму, попадают в объектив выходной трубы монохроматора, который собирает их в плоскости выходной щели 36. Ножи выходной щели повернуты скосами наружу, это исключает возможность отражения лучей других длин волн от скосов ножей и загрязнения монохроматического пучка, выходящего из щели.

На выходную щель, укрепленную в патрубке 37, надета защитная крышка 38. В нерабочем положении выходные окна щелей закрываются колпачками 39.

Освободив маховичок 40, можно вынуть патрубок со щелью и заменить его патрубком 41 зрительной трубы со сменными окулярами. В этом случае монохроматор превращается в спектроскоп постоянного отклонения. Окуляры 42 и 43 с увеличением 5* и 10* - сменные.

Рис. 4.  Оптическая схема монохроматора 1- источник света, 2- защитное стекло кожуха лампы, 3- конденсор, 4- линза, 5- призма сравнения, 6- входная щель, 7- объектив коллиматора, 8- диспергирующая призма, 9- объектив зрительной трубы, 10- съемная выходная щель, 11- защитное стекло, 12- окуляр 5^*, 13- окуляр 10^*, 14- указатель в фокальной плоскости зрительной трубы.

Рис.5. Органы управления монохроматора

В фокальной плоскости окуляра зрительной трубы имеется указатель с головкой 44, освещаемый лампочкой через сменные светофильтры в револьверной оправе 45; таким образом, при работе в любой области спектра указатель может быть освещен светом той же длины волны. Для регулировки освещения указателя на приборе установлен реостат 46 с выключателем 47. При заводской юстировке указатель установлен на оси зрительной трубы. Спектральная линия, подведенная к указателю, должна попадать в выходную щель коллиматора, установленного вместо зрительной трубы. Указатель можно сместить в поперечном направлении вращением маховичка 48; для этого нужно отпустить окрашенный в красный цвет винт 49, который фиксирует выбранное положение указателя.

Плато монохроматора с обоймами и поворотным механизмом укреплено на основании 50, которое устанавливается на двух рельсах или на трех опорных точках. Рельс 51 длиной 1,5 м служит для ориентировки осветительной системы, рельс 52 длиной 1 м - для установки приспособлений и принадлежностей. Оба рельса крепятся в гнездах основания монохроматора болтами 53.

Установка рельса в одной вертикальной плоскости с осью коллиматора производится при сборке винтами, закрываемыми крышками 54.

 

Лабораторная работа № 12