Спектроскоп

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Оптические устройства
Спектроскоп
Двухтрубный спектроскоп
Схема простейшего спектроскопа.
Спектроскоп Роберта Кирхгофа.

Спектроскоп (от спектр и греч. skopeo — смотрю) — оптический прибор для визуального наблюдения спектра излучения. Используется для быстрого, качественного спектрального анализа веществ в химии, металлургии (например, стилоскоп) и т. д.

История и общие сведения[править]

Спектроскопия первоначально была инструментом для исследования спектра источников света, а также для изучения взаимодействия между излучением и различными образцами вещества в видимом диапазоне длин волн (λ) электромагнитного излучения. Первые спектроскопы использовали видимую область света, подвергнутую дисперсии с помощью призмы. Длина волны считывалась с помощью встроенной в прибор шкалы, её положение устанавливали по известным ярким спектральным линиям эмиссионного излучения отдельных веществ. Позже понятие было расширено, и теперь оно включает любые измерения интенсивности излучения как функции длины волны излучения (или частоты). Таким образом спектроскопия позволяет изучать взаимодействие излучения с веществом в переменной области частот (ν). В дальнейшем возможности исследований были расширены, исследуется энергия как переменная E = hν для фотонов (h — постоянная Планка). Отклик системы исследуют как функцию длины волны излучения (часто — частоты), его именуют спектром.

Спектрометрия часто используется, чтобы оценить концентрацию веществ (например, стилоскоп для исследования металлических сплавов).

  • Более совершенные и сложные приборы для исследования спектров — спектрометр, спектрограф, спектрофотометр. Такие приборы используется в физической и аналитической химии для идентификации веществ по спектрам излучения или испускания.

Оптическая и радиоспектрометрия используются в астрономии, при исследованиях космических объектов. Большинство больших телескопов имеет спектрометры, которые используются при исследованиях химического состава и физических свойств астрономических объектов, и для измерения скорости их движения Эффект Доплера.

Разложение излучения в спектр осуществляется с помощью оптических призм или дифракционных решёток. С помощью флюоресцентного окуляра визуально можно наблюдать ультрафиолетовый спектр, а с помощью электронно-оптического преобразователя — ближнюю инфракрасную область спектра.

В английском языке используется название спектрометр для специализированных устройств, предназначенных для определения интенсивности заданного числа спектральных линий, часто автоматизированных; а словом спектроскоп называют прибор, позволяющий просматривать различные участки спектра.

Устройство спектроскопа[править]

Каждый спектроскоп имеет свои конструктивные особенности, но принцип работы у них общий.

Двухтрубный спектроскоп призматического типа содержит:

Принцип работы спектроскопа[править]

Трёхгранная призма расщепляет белый свет, лучи с разной длиной волны преломляются по-разному

Выходящие из объектива параллельные лучи проходят через призму. Из призмы лучи различных цветов выходят под различными углами вследствие различия длин волн: красные отклоняются на меньший угол, фиолетовые имеют наибольшее отклонение. Все лучи других цветов проходят в промежутке между крайними цветами.

Так как все лучи с одинаковыми длинами волн выходят из призмы параллельными между собой, то объектив собирает их в одну точку фокальной плоскости. В этой плоскости лучи одного цвета дают изображение узкой щели: геометрическое место всех изображений даваемых различными лучами, входящими в состав исследуемого пучка, называется призматическим спектром данного излучения. Так как изображение спектра мало, то для увеличения его применяют окуляр, действующий как обычная лупа.

Коллиматор предназначен для направления на призму параллельного пучка лучей от узкой щели. Щель установлена в фокальной плоскости дополнительного объектива параллельно преломляющему ребру призмы.

Призма служит для разложения света. Лучи света из коллиматора падают на переднюю грань призмы, в которой разлагаются и выходят параллельными пучками разных цветов и направлений в зависимости от длины волны. Призма вклеивается в оправу. С решеткой или призмой соединена шкала, по которой можно определить спектральные длины волн[2].

Зрительная трубка служит для подвижного однолинзового окуляра. В фокальной плоскости окуляра имеется металлическая нить, расположенная вертикально. Металлическая нить предназначена для фиксации спектральных линий.

В каждом спектроскопе есть также винтовой микрометр. Он служит для определения относительного положения полос в спектре. Микрометр состоит из винта с шагом 1 мм и барабанчика, на котором нанесена шкала с делениями. Колпачок надевается на призму и объективные концы коллиматорной и зрительной трубок и необходим для предохранения от попадания в спектроскоп посторонних лучей.

Виды[править]

См. также[править]

Примечания[править]