Bộ thí nghiệm máy quang phổ phát xạ

Mô tả sản phẩm

I. Mục đích

1.Tìm hiểu cấu tạo và cách sử dụng máy quang phổ lăng kính để quan sát các vạch phổ điển hình của Na, Hg.

2. Tìm góc chiết quang A của lăng kính.

3. Tìm góc lệch cực tiểu và chiết xuất của lăng kính.

Tài liệu

II. Cấu tạo:

Máy quang phổ bao gồm các bộ phận sau (hình dưới): Ống trực chuẩn; Bàn lăng kính; Ống nhòm và thước đo góc.

(Bộ thí nghiệm máy quang phổ phát xạ: Cấu tạo)

1. Ống trực chuẩn: bao gồm 1 khe để ánh sáng của nguồn sáng lọt qua và một thấu kính hội tụ có tiêu cự f = +178mm. Ống trực chuẩn có tác dụng tạo ra một chùm sáng song song. Chùm sáng rộng hay hẹp do ta điều chỉnh độ rộng khe hẹp. Chùm sáng có song song hay không phụ thuộc vào sự điều chỉnh của thấu kính (bằng cách vặn).

2. Ống nhòm: Bao gồm một thị kính và 1 thấu kính hội tụ f = + 175mm. Ống nhòm dùng để hứng chùm sáng ló ra khỏi lăng kính.

3. Bàn Lăng kính: để đặt lăng kính lên và xoay tạo ra các góc khúc xạ khác nhau.

+ Muốn xoay hay khóa bàn lăng kính, ta siết hay nới lỏng 1 con vít bên trái ống trực chuẩn.

+ Muốn nâng hay hạ bàn lăng kính ta vặn 3 vít điều chỉnh bàn lăng kính.

4. Thước đo góc (chia độ): được chia làm 360 độ, mỗi vạch ứng với 1 độ. Đi kèm với thước có 1 thước phụ chia làm 10 vạch, mỗi vạch ứng với 0,1 độ.

Vậy máy quang phổ kế này có độ phân giải 0.1 độ.

Cách đọc góc trên máy như sau:

+ Đầu tiên quan sát vạch mũi tên nó chỉ bao nhiêu.

+ Sau đó quan sát vạch phụ trên thước phụ xem nó trùng với vạch số mấy. Ví dụ hình dưới: vạch mũi tên chỉ quá vạch 316 độ và vạch phụ thứ 4 trùng khớp với vạch trên thước chính. Vậy lúc này đọc là 316,4độ.

(Bộ thí nghiệm máy quang phổ phát xạ: Thước đo góc)

III. Lắp đặt và điều chỉnh:

(Bộ thí nghiệm máy quang phổ phát xạ)

1. Trước hết ta điều chỉnh ống nhòm:

+ Xoay ống nhòm ra cửa sổ (mục đích để nhòm 1 vật ở xa).

+ Dùng tay điều chỉnh thấu kính f = 175mm để ống nhòm nhìn rõ nét 1 vật ở xa nhất có thể.

+ Khi đã nhìn rõ nét 1 vật ta sẽ không điều chỉnh thấu kính f = 175mm đó trong suốt quá trình thí nghiệm. Nếu có điều chỉnh thì ta chỉ điều chỉnh thị kính thôi.

2. Điều chỉnh ống trực chuẩn:

+ Để nguồn sáng sát khe sáng trên ống trực chuẩn.

+ Xoay ống nhòm cho đối diện với ống trực chuẩn.

+ Dùng tay vặn thấu kính f = 178mm trên ống trực chuẩn sao cho ảnh của khe sáng rõ nét trên dấu “+” của thị kính. Ta xoay thị kính sao cho dấu “+” nằm ngang rồi vít lại.

+ Nếu ảnh của khe sáng quá thấp hay quá cao hoặc không cân, ta vặn 3 vít điều chỉnh bàn lăng kính.

+ Nếu khe bị nghiêng ta nới vít trí ở đầu ống trực chuẩn (hình dưới) và xoay lại khe chắn sáng.

+ Điều chỉnh độ rộng khe bằng núm (hình dưới)

(Bộ thí nghiệm máy quang phổ phát xạ: điều chỉnh độ rộng khe sáng)

IV. Tiến hành thí nghiệm:

Ta mô tả làm thí nghiệm với đèn thủy ngân Hg, còn với đèn Na sẽ làm tương tự.

1. Tìm góc chiết quang A của lăng kính.

+ Chọn 1 góc của lăng kính làm góc chiết quang A.

+ Xoay cạnh chứa góc A đó đối diện với ống trực chuẩn sao cho chùm sáng qua ống trực chuẩn bị chia làm đôi bởi cạnh đó. Lúc đó chùm sáng bị phản xả bởi cả 2 mặt AB và AC.

+ Ta xoay ống nhòm sao cho hứng được ảnh rõ nét của khe sáng trên thị kính và dấu “+” nằm giữa tâm của ảnh. Đọc góc trên thước, gọi là góc Omega1 ứng với vị trí T1 của ống nhòm. Ảnh này do phản xạ trên mặt AC.

+ Ta lại xoay ống nhòm sang vị trí T2 để hứng được ảnh rõ nét do phản xạ trên mặt AB. Đọc góc trên thước, ta gọi là góc Omega2.

Ta có công thức: 2A = |Omega2 - Omega1|.

Vậy góc chiết quang:

2. Tìm góc lệch cực tiểu và chiết xuất của lăng kính.

Trước hết, ta đưa ra một số lý thuyết:

Tại I: sini = n.sinr

Tại J: Sini’ = n.sinr’

Góc chiết quang A = r + r’

Góc lệch D = i + i’ -A

Với các góc nhỏ, ta lấy gần đúng như sau:

i = n.r , i’ = n.r’ và A = r + r’

Suy ra: D = (n-1).A

Để có góc lệch cực tiểu thì i = i’ = imin.

và r = r’ = A/2

Do đó Dmin = 2imin - A hay imin = (Dmin +A)/2.

Do đó:

(*)

Tiến hành thí nghiệm:

+ Đặt lăng kính lên bàn xoay, ta xoay sao cho có ánh sáng ló ra khỏi lăng kính.

+ Xoay ống nhòm để hứng lấy 1 tia đơn sắc (có thể chọn ta màu vàng hoặc xanh lá cây, hoặc tím).

+ Ta xoay nhẹ nhàng bàn lăng kính và ống nhòm sao cho:

++ Ảnh của khe sáng luôn nằm trên thị kính.

++ Ảnh của khe sáng di chuyển theo hướng giảm góc lệch (có nghĩa là ống nhòm luôn di chuyển ngược kim đồng hồ). Nếu ảnh của khe sáng di chuyển theo chiều kim đồng hồ thì chứng tỏ góc lệch càng tăng, ta phải xoay ngược lại.

++ Xoay bàn lăng kính (không chạm vào lăng kính) nhẹ nhàng cho đến khi ảnh của khe sáng không thể tiến thêm theo chiều ngược kim đồng được nữa mà bắt đầu di chuyển theo chiều kim đồng hồ thì dừng lại. Điều chỉnh sao cho dấu “+” nằm chính giữa ảnh. Đó chính là vị trí đạt góc lệch cực tiểu Dmin.

++ Đọc giá trị góc trên thước chia độ φ1.

+ Bỏ lăng kính ra, xoay ống nhòm đối diện với ống trực chuẩn sao cho tâm ảnh của khe sáng nằm giữa dấu “+”. Đọc góc φ0.

Góc lệch cực tiểu Dmin = φ1 - φ0

Biết góc lệch cực tiểu Dmin, biết góc chiết quang A ở trên.

Ta tính được chiết xuất theo công thức (*) bên trên.

Ta tiếp làm thí nghiệm với các ánh sáng đơn sắc khác nhau và với nguồn sáng khác nhau. Kết luận chiết xuất phụ thuộc vào bước sóng.