Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Теоретическое введение. Цель работы: изучение изотопической структуры спектральных линий серии Бальмера в водородном спектреСтр 1 из 2Следующая ⇒ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА АТОМАРНОГО ВОДОРОДА Цель работы: изучение изотопической структуры спектральных линий серии Бальмера в водородном спектре, полученном методом компьютерного моделирования; измерение длин волн изотопических компонентов линий α, β, γ, и δ для трех изотопов водорода (протия, дейтерия и трития); определение значений постоянной Ридберга по данным спектральных измерений, определение минимальной разрешающей способности спектрального прибора, посредством которого представляется возможным анализировать изотопный состав атомарного водорода и однократно ионизированного гелия.
Теоретическое введение
Волновые числа спектральных линий водородоподобных систем определяются в соответствии с эмпирической обобщенной формулой Бальмера , (1) где R – постоянная Ридберга, экспериментально найденное значение которой для атомов водорода равно =(109677,576±0,012) см-1. В формуле (1) одним из значений определяются волновые числа конкретной спектральной серии, а одним из возможных значений определяется волновое число заданной спектральной линии. Формула (1) впоследствии была получена теоретически в рамках теории Бора и квантовой механики в предположении, что электрон в водородоподобной системе движется относительно покоящегося ядра, что соответствует допущению о том, что масса ядра бесконечно велика по сравнению с массой электрона. Для постоянной Ридберга при этом было получено выражение , (2) где m – масса электрона. Вычисленное в соответствии с формулой (2) значение постоянной Ридберга равно =109737,309 см-1 , что не совпадает с ее экспериментальным значением. Указанное несоответствие устраняется, если рассматривать движение водородоподобной системы, состоящей из ядра и электрона, относительно их центра масс. При этом следует вместо массы электрона использовать приведенную массу атомной системы , где - масса ядра. Следовательно, постоянная Ридберга (3) и волновые числа спектральных линий, обусловленных идентичными квантовыми переходами (формула (1)) в различных изотопах данного химического элемента характеризуются различными значениями. Это явление названо изотопическим сдвигом. Из формул (2) и (3) легко получить выражение, посредством которого устанавливается связь . (4) Химическому элементу водорода соответствуют три изотопа: обычный водород , называемый протием и обозначаемый , дейтерий , обозначаемый , и тритий , обозначаемый . Ядром атома протия является протон, ядро атома дейтерия состоит из протона и нейтрона, ядро атома трития состоит из протона и двух нейтронов. Наиболее распространенным в природе из изотопов водорода является протий. Относительная концентрация атомов дейтерия и протия в природе составляет ~10-5, а относительная концентрация трития и протия равна ~10-18. Протий и дейтерий являются стабильными изотопами, а тритий подвержен β-распаду. с периодом полураспада 12,26 года. Различием масс ядер изотопов водорода обусловливается различие значений соответствующих постоянных Ридберга , , , (5) где ‒ массы ядер протия, дейтерия и трития. Длины волн спектральных линий, соответствующих идентичным квантовым переходам в рассматриваемых изотопах, как следует из формул (1) и (5), определяются по формулам , , , (6) где определяется соотношением . (7) Из выражений (6) и (7) легко получить формулу для относительной величины изотопического сдвига линий протия и дейтерия , (8) из которой видно, что относительная величина изотопического сдвига в рассматриваемом случае одинакова для всех спектральных линий и приближенно равна m /(2 m p) ≈ 2,7∙10– 4, где m p ‒ масса протона. Изотопический сдвиг спектральной линии определенного изотопа относительно ее теоретического значения , полученного без учета движения ядра, как следует из выражений (6) и (7), определяется только отношением : . (9)
|