От призмы к прибору

Первый спектр был получен и исследован И. Ньютоном. Кирхгоф усовершенствовал метод Ньютона, а главное, вместе с Бунзеном применил его к изучению света раскаленных паров различных химических соединений. Главной деталью спектроскопа осталась призма, но были добавлены и другие узлы, позволившие значительно повысить чувствительность прибора.

Световой луч, падая на плоскую грань призмы под углом в, частично отражается от поверхности, а частично входит в призму и изменяет свое направление - преломляется - по законам, которые мы уже знаем. Предположим, что на призму падает луч, содержащий голубой и желтый монохроматические лучи. Человеческий глаз устроен так, что этот смешанный луч будет нам казаться зеленым. Зато спектроскоп легко обнаружит, что луч смешанный, а не зеленый. Призма в большей мере отклонит синий луч, чем желтый. Показатель преломления п для лучей синего цвета у обычного оптического стекла марки К8 равен 1,522, а для желтых лучей п = 1,516.

Оптическая схема спектроскопа показана на рисунке 14. Труба К называется коллиматором. Перед щелью А коллиматора устанавливают источник света, спектр которого изучают. Эта щель помещена в фокальной плоскости двояковыпуклой линзы D₁. Линза D₁ из выходящего из щели А света формирует параллельный пучок. После призмы этот пучок расщепляется на два параллельных пучка, между осями которых и оптической осью линзы D₂ образуются разные углы. Поэтому в фокальной плоскости линзы D₂ появляются две линии - желтого и голубого цвета-изображения щели А. Щель А обычно очень узка, и поэтому ее изображения в разных цветах называют линиями спектра. Почему же Ньютон разложил солнечный свет, не пользуясь дополнительными линзами? Линза D₁ ему была не нужна, потому что солнечный свет падает на землю почти параллельным пучком и его расходимость -около половины градуса. Кроме того, солнце очень яркий источник света. В таком случае не нужна и линза D₂. Можно поставить экран, на который проектируется спектр на далеком от линзы расстоянии. Другое дело, когда ученый пытается изучить спектр какого-либо химического соединения. В этом случае и расходимость светового потока велика, и яркость мала. Расходимость света у далеких звезд, правда, значительно меньше, чем у солнечного излучения, но зато свет звезды, как правило, очень слаб. С помощью спектроскопа в некоторых звездах был открыт технеций - 43-й элемент, не сохранившийся на Земле со времени образования элементов. До этого его получили искусственно в лабораториях и изучили его спектр. На основании существования технеция в звездах ученые пришли к выводу, что в далеких мирах еще идет процесс рождения элементов.

перейти к началу страницы