Настольный спектрометр состоит из горизонтального вращающегося столика с делениями в угловых градусах и сфокусированной на бесконечность зрительной трубы, окуляр которой снабжен крестом нитей и которая укреплена на расположенной в центре столика оси, являющейся одновременно и осью прибора. Труба может перемещаться по периметру столика (рис. 3.5), причем ее угловое положение может устанавливаться с точностью до одной минуты дуги.
Против зрительной трубы смонтирована другая, похожая на нее, но неподвижная труба — так называемый коллиматор с узкой регулируемой щелью на удаленном от центра конце. Щель находится в фокусе линзы, расположенной на ближнем к центру конце коллиматора, благодаря чему узкий пучок света, проходя через нее, превращается в поток параллельных лучей. При измерениях дисперсии, как правило, применяется угольная дуга или кварцевая лампа. Пары ртути дают серию ярких и равномерно распределенных по длине спектра линий, тогда как свет угольной дуги всегда содержит в желтой части спектра натриевый дублет, являющийся стандартным светом при измерениях показателей преломления. Если требуется свет иной длины волны, то свет от дуги может быть "модифицирован" солями лития или других элементов.
В центре градуированного столика расположена круглая вращающаяся платформа. На ней крепится призма (или камень, играющий роль призмы). Точную величину показателя преломления (скажем, до третьего знака после запятой) можно измерить только у образцов, совершенно прозрачных и имеющих плоские, хорошо отполированные грани, причем две из них (обычно площадка и один павильон) должны быть наклонены друг к другу под определенным углом (около 40°) и играть роль призмы. Конечно, не обязательно, чтобы эти
Рис. 3.5. Схема настольного спектрометра. |
грани непосредственно прилегали одна к другой, но камни ступенчатой огранки, у которых фактически уже есть ребро призмы, гораздо легче устанавливать на приборе, чем камни бриллиантовой или смешанной огранки, у которых нет такого удобного для глаза ориентира. Наиболее трудная часть всей операции заключается в установке камня с помощью воска в центре платформы таким образом, чтобы грани, образующие преломляющую призму, расположились вдоль оси прибора строго вертикально. Тонкая регулировка положения образца выполняется посредством регулировочных винтов, которыми снабжена платформа, но грубая установка образца производится обычно вручную. Если все выполнено правильно, то измерение угла между выбранными гранями особого труда не составляет. Определяют положения зрительной трубы, при которых в нее попадает узкий пучок выходящего из коллиматора света после отражения сначала от одной, а затем от другой из выбранных граней. Половина угла между ними и будет углом призмы.
Далее для центральной платформы с укрепленным на ней камнем находят такое положение, при котором пучок света из коллиматора преломлялся бы призмой, образованной двумя выбранными гранями, и выходил бы из нее уже в виде спектра, видимого в зрительную трубу. Затем платформу с призмой медленно поворачивают, наблюдая через трубу за движением спектра, до тех пор, пока не будет достигнуто основное положение "минимального отклонения" вначале для натриевой линии, всегда присутствующей в спектре угольной дуги, а потом для других линий известных длин волн, введенных дополнительно в этот спектр.
Полученные данные подставляют в формулу
где п — показатель преломления, А — угол призмы и D — угол минимального отклонения для конкретной длины волны.
Спектр, создаваемый камнем, играющим роль призмы, редко бывает совершенным, поскольку грани с совершенной оптической зеркальностью