Задание 2. Определение постоянной Ридберга и построение диаграммы Гротриана

Пользуясьшкалой, установить зрительную трубу гониометра в положение, при котором может наблюдаться красная часть спектра. По­сле этого установить трубку с водородом напротив объективной щели гониометра и получить в ней газовый разряд с помощью высокочастотного генерато­ра. Увеличив входную щель в два-три раза, и, не изменяя никаких ус­тановок гониометра, медленным горизонтальным смещением разрядной трубки добиться появления в зрительной трубе красной линии водо­рода. Более узкие и сравнительно яркие линии атомарного водорода наблюдаются на фоне большого числа близко расположенных линий не­большой интенсивности, излучаемых молекулярным водородом. Для уменьшения молекулярного фона необходимо уменьшить ширину щели.

Определить отсчеты по шкале для трех линий (красной, голубой и синей) серии Бальмера и найти по градуировочной кривой длины волн λ₁, λ₂, λ₃.Для каждого значения λ по формуле (8) вычислить постоянную Ридберга (в см^-1) и найти её среднее значение. Используя полученное значение R по формуле (7) вычислить величину энергии (в эВ) для значений п = 1,2,3,4,5,6 и ∞. Полученные величины энергий отметить на вертикальной шкале горизонтальными линиями (по аналогии со схемой, приведённой на рис.2). Рядом с каждой линией выписать соответствующее ей значение энергии в эВ, рядом - значение терма в см^-1, вычисленное по формуле (6).

На полученной таким образом диаграмме Гротриана вертикальными линиями отметить переходы, соответствующие наблюдаемым линиям. Штрихованными стрелками показать все возможные переходы и сопоставить их с линиями известных серий водородного спектра.

Контрольные вопросы

1. Укажите основные закономерности в спектре излучения атомарного водорода.

2. Как убедиться в том, что наблюдаемые линии относятся к серии Бальмера?

3. Объясните фундаментальную роль постоянной Планка в теории Бора.

4. Сформулируйте постулаты Бора.

5. Как рассчитать значение постоянной Ридберга для атома водорода?

6. Какой физический смысл постоянной Ридберга?

7. На основании каких данных можно построить диаграмму Гротриана?

8. Покажите, что по длинам волн двух первых линий серии Бальмера можно рассчитать длину волны первой линии серии Пашена.

9. Какой вывод можно сделать, сравнивая интенсивности линий в серии Бальмера?

10. Какая серия будет наблюдаться в спектре поглощения?

11. Что означает знак "-" в формуле (7)?

12. Дайте определение оптической серии. Укажите основные закономерности и визуальное их проявление.

Литература

1. Белый М.У., Охрименко Б.А. Атомная физика. - Киев,: Вища школа. 1984. – С. 58-62.

2. Шпольский Э.В. Атомная физика, Т. 1. - М.:Наука, 1984 С. 90,103-107, 111.