El sol, la espectroscopia de Hogar experimento

Question

Dejamos que la luz del sol se ejecutan a través de un 5x3x3cm triangular prisma de vidrio y se analizó la forma "arco iris" en la búsqueda de líneas de Fraunhofer. Sin embargo, aunque nos parecía lo suficientemente cerca (incluso con una lupa), no hemos podido ver ningún líneas de Fraunhofer y el espectro parecía perfectamente continua.

Estoy adjuntando un par de fotos del experimento. Dos de formato A4, papeles en blanco se coloca una especie de diagonal, como para hacer una diagonal de la sección transversal del espectro, de modo que podría ser aparentemente se extendía tan amplio como sea posible.

¿Qué estamos haciendo mal? Por qué no podemos ver ningún líneas de Fraunhofer en las fotos?

Answer 1

El poder de resolución de un prisma es dado por la fórmula $$ \frac{\lambda}{\Delta \lambda} = b\ \frac{dn}{d\lambda},$$ donde $b$ es la longitud de la base del prisma, $\lambda$ es la longitud de onda y $n(\lambda)$ es el índice de refracción.

No lo digo, pero vamos a suponer que usted está usando una corona prisma de vidrio. De acuerdo a este documento útil, la corona de la clase ha $dn/d\lambda \simeq 400$ cm$^{-1}$ en la parte amarilla del espectro. Así, por un prisma de baselength $b=5$ cm, tiene un poder de resolución de alrededor de 2000 y, por tanto, en la parte amarilla del espectro debe ser capaz de resolver las líneas con una separación de 0,25 nm. Esta facilidad, deben ser suficientes para ver H$\alpha$, el sodio D líneas etc.

No se dice cómo se enfoque la luz? Sospecho que lo que están haciendo mal es que no se han construido a sí mismo un espectrógrafo; algo como la imagen de abajo (de aquí). Usted necesita para enfocar la dispersión de la luz y usted también necesita asegurarse de que tiene una hendidura, como la apertura para obtener los mejores resultados.

Si usted no hace algo como esto, entonces efectivamente lo que tenemos son fuertemente la superposición de las imágenes de la cara del prisma en cada longitud de onda. La superposición es probable a ser tan grande que destruye su poder de resolución. La lente puede enfocar estas imágenes para que la luz de una determinada longitud de onda está en un punto en la pantalla.

EDIT: Como un experimento de pensamiento, considere la posibilidad de colocar un filtro en la parte frontal del prisma que sólo permite que la luz roja en una longitud de onda particular a través de. ¿Cuál será la imagen proyectada en su configuración actual? Mi conjetura es que se vean como un rectángulo de color rojo, con un ancho que es proporcional al tamaño de la cara del prisma que la luz sale de.

Ahora cambia la longitud de onda central del filtro de 1 nm. La posición de la proyección de rectángulo va a cambiar ligeramente, pero no en cualquier lugar cerca de la anchura del rectángulo, por lo que su imagen se superponen casi totalmente con la imagen anterior. es decir, la Luz separados por sólo 1 nm se unta juntos y no se puede resolver.

Lo que usted necesita hacer con el lente es el foco del rectángulo hacia abajo de modo que lo ideal es sólo una hendidura muy estrecha-como en la imagen. De esa manera, un cambio en la longitud de onda de 1 nm se produce una clara separación de la imagen.

Answer 2

Yo no era capaz de ver cualquiera de líneas de Fraunhofer con la luz del sol, a pesar de utilizar una lente de enfoque. Sin embargo, traté de examinar a la luz de una bombilla fluorescente en su lugar. Yo no logran proyectar la imagen en una hoja de papel, pero yo era capaz de tomar una imagen directa de la imagen en el prisma. El resultado es un poco más satisfactoria:

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Son estas cuatro líneas de una representación de el mercurio elemento en la bombilla?