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
|
Формула (1) одержала назву узагальненої формули Бальмера. Пошуки фізичного змісту даної формули (Н. Бор, 1913 р.) призвели до створення квантової теорії атомаСтр 1 из 2Следующая ⇒ Дисципліна: фізика Розділ: квантова фізика Лабораторна робота 5
Дослідження спектра випромінювання атомарного водню
Мета роботи: Визначення cталої Рідберга шляхом вимірювання довжин хвиль видимої спектральної серії атома водню – серії Бальмера.
Загальні відомості Експериментально встановлено, що розміщення ліній випромінювання (поглинання) у спектрі водню підлягає певній закономірності. Лінії водню розміщуються у видимій (серії Бальмера), ультрафіолетовій (серії Лаймана), інфрачервоній (серії Пашена), а також у далекій інфрачервоній (серії Бреккета та Пфунда) частинах спектра. Між довжиною хвилі l та головними квантовими числами nі і nк існує простий зв’язок: , (1) де Rl - стала Ридберга. Для ліній серії Лаймана nі = 1, а nk = 2,3,4,...; для ліній серії Бальмера nі = 2, nk = 3,4,5,... і т. д. Формула (1) одержала назву узагальненої формули Бальмера. Пошуки фізичного змісту даної формули (Н. Бор, 1913 р.) призвели до створення квантової теорії атома. Положення ліній в атомних спектрах можна пояснити лише на основі квантових уявлень. Квантова механіка показує, що енергія електронів в атомі може приймати не довільні, а цілком певні значення, які утворюють дискретний набір. Стани з різними енергіями називаються енергетичними рівнями. Спектральні лінії виникають при переході електронів з одного (більш високого) енергетичного рівня на інший (більш низький). Енергія кванта дорівнює різниці енергій цих двох рівнів: , (2) де h = 6,625×10-34 Дж×с – Стала Планка. Сукупність ліній, які мають спільний нижній рівень, складають спектральну серію. Найбільш просту картину утворюють енергетичні рівні атома водню. Теорія показує, що енергія електрона на n -тому енергетичному рівні атома водню визначається за формулою: ~ , (3) де n = 1,2,3,... – ціле число (головне квантове число). Із (2) і (3) витікає формула Бальмера (1), яку спочатку було знайдено емпіричним шляхом. Квантова механіка дає можливість обчислити значення сталої Рідберга: , (4) де е – заряд електрона, m – маса електрона, с – швидкість поширення світла у вакуумі. На рис. 1 зображено енергетичні рівні атома водню, а стрілками позначено переходи між рівнями, які відповідають спектральним лініям. Із рисунка видно, що лінії в спектрі водню можна розташувати за серіями: для кожної лінії серії значення залишається незмінним, а ni може приймати будь-яке значення від до . У даній роботі вивчається серія Бальмера . Величина ni для перших чотирьох ліній даної серії приймає значення 3,4,5,6. Ці лінії позначаються символами Ha, Hb, Hg, Hd. Для визначення сталої Рідберга використовується рівняння (1), де невідомою є лише довжина хвилі спектральної лінії. Для цього необхідно знайти довжини хвиль чотирьох ліній Ha, Hb, Hg, Hd. Для спостереження спектральних ліній та вимірювання їх довжин хвиль в роботі використовується скло-призмений монохроматор-спектрометр УМ-2. Монохроматор закріплений на рейці (рис. 2), де розташовані на підставках (рейтерах) джерело світла 1 і конденсор 2. Вхідна щілина 3 регулюється по ширині мікрометричним гвинтом 4. Ширина щілини дорівнює 0.02 + 0.03 мм. Об’єктив коліматора 5, система дисперсгуючих призм 6, а також об’єктив зорової труби 7, містяться в середині корпусу 8. Відліковим пристроєм приладу є барабан 9, з’єднаний з системою диспергуючих призм. Складна спектральна призма 6 встановлена на поворотному столику 10. Вона складається з трьох склеєних призм Р 1, Р 2, Р 3. Перші дві призми Р 1 і Р 2 з заломленням 30° виготовлено з важкого флінту – сорту скла з великою дисперсією. Проміжна призма Р 3 виготовлена з крону. Промені відбиваються від гіпотенузної грані призми і розвертаються на кут 90°. Столик 10 обертається навколо вертикальної осі за допомогою мікрометричного гвинта з відліковим барабаном 9. На барабан нанесена гвинтова доріжка з градусними поділками. При обертанні барабана на одну поділку (2°) система призм обертається на . Для визначення положення спектральної лінії у фокальній площині об’єктива 11 зорової труби встановлено індекс 12 у вигляді трикутника. Індекс освітлюється лампочкою. Під лампочкою розташований диск з світлофільтрами. Повертаючи диск, можна освітити індекс жовтим, червоним, зеленим світлом. Окуляр може встановлюватися на різкість зображення індексу і спектральних ліній обертанням. Освітленість індексу регулюється реостатом і вмикається тумблером. Монохроматор УМ-2 є симетричною системою: фокусна віддаль f 1 його коліматора дорівнює фокусній віддалі f 2 зорової труби (280 мм). Щоб виразити показник шкали барабана в довжинах хвиль необхідне градуювання приладу. Для цього використовується ртутна лампа. Спектральні лінії, що дає ця лампа, добре вивчені. В табл. 2 вказані довжини спектральних ліній і їх відносні яскравості. Для градуювання приладу в червоній частині спектру слід використовувати неонову лампу, спектр якої багатий червоними лініями (табл. 1).
Порядок виконання роботи
І. Градуювання монохроматора
1. Установіть за допомогою мікрометричного гвинта 4 ширину вхідної щілини монохроматора 0.02 мм. 2. Впритул до вхідної щілини монохроматора встановіть неонову лампу. Увімкніть джерело струму. 3. Увімкніть освітлювальну лампочку індексу тумблером. 4. Отримайте спектр неону і встановіть взаємозв’язок між довжинами хвиль спектральних ліній неону і значеннями кута a, відліченими за шкалою барабана монохроматора. 5. Результати вимірювань занесіть у табл. 1. 6. Впритул до вхідної щілини монохроматора встановіть ртутну лампу. Увімкніть джерело струму. 7. Отримайте спектр ртуті і встановіть взаємозв’язок між довжинами хвиль спектральних ліній ртуті і значеннями кута a, відліченими за шкалою барабана монохроматора. 8. Результати вимірювань занесіть у табл. 2. 9. Використовуючи результати табл. 1 і табл. 2, побудуйте графік залежності l = f(a).
|