Анализ и обработка результатов измерений

1. По данным табл. 6.1 постройте график зависимости l = f (N). Градуировочный график l = f (N) строится по среднему значению <N> этих двух измерений. По оси ординат откладывают длины волн, а по оси абсцисс – деления барабана. Выбирая масштаб графика, помните, что миллиметровая бумага даёт возможность точно задать три значащие цифры. Эту возможность Вы должны использовать! Строя график, не заканчивайте кривую на последней точке, а плавно проводите её в область бóльших длин волн. Для этого, выбирая масштаб по оси ординат, проставьте запасные деления вплоть до 650–700 нм, и соответствующие им деления по оси абсцисс.

2. С помощью градуировочного графика определите длины волн излучения водорода, используя значения <N> из табл. 6.2. По этим длинам волн рассчитайте значения постоянной Ридберга. Оцените погрешность её определения по стандартной методике.

3. Зарисуйте спектр водорода, нанеся каждую линию на ось l с соблюдением масштаба, интенсивности и цвета линии излучения.

4. Получите из формул (6.4)–(6.6) выражение для постоянной Ридберга через фундаментальные постоянные (h, е, m, с) и вычислите значение R по известным табличным значениям этих постоянных. Разумеется, точность расчёта не должна превышать ту, с которой Вы определили R из опыта (вероятно, это будут 3–4 значащие цифры). Сравните между собой экспериментальное и теоретическое значения постоянной Ридберга.

5. Начертите схему энергетических уровней для водорода и покажите переходы, в результате которых появились наблюдаемые вами линии. По полученным в задании 2 экспериментальным значениям длин волн рассчитайте энергии излучённых квантов.

6. Проставьте на схеме уровней расчётные значения их энергий (, определите по ним энергии квантов и сравните их с экспериментальными.

Контрольные вопросы

1. Назовите составные части лабораторной установки и их назначение.

2. Какие величины измеряются в данной работе непосредственно? Какие вычисляются?

3. Опишите характерные особенности линейчатого и сплошного спектров. Чем излучается тот и другой?

4. Какой газ будет использован Вами для градуировки монохроматора?

5. Каков физический смысл m и n в формуле (6.4)?

6. Приведите расчётную формулу и рассчитайте энергии тех уровней, переходы между которыми Вы будете наблюдать.

7. Почему в лампе дневного света Вы видите наложение сплошного и линейчатого спектров?

8. Сформулируйте постулаты Бора. Изобразите в масштабе первые три орбиты электрона в атоме водорода (радиусы орбит удобно измерять в Ангстремах).

9. Как зависит полная энергия электрона в атоме водорода от номера орбиты?

10. Каково соотношение между потенциальной, кинетической и полной энергиями электрона в атоме водорода?

11. Как изменяются полная и кинетическая энергия электрона при излучении кванта?

Работа № 7