Лабораторна робота №44 Вивчення серіальних закономірностей в спектрі випромінювання водню І визначення сталої Планка Мета роботи

Назва	Лабораторна робота №44 Вивчення серіальних закономірностей в спектрі випромінювання водню І визначення сталої Планка Мета роботи
Дата	15.09.2012
Розмір	74.09 Kb.
Тип	Закон

Зміст

Теоретичний відомості і опис установки
Послідовність виконання роботи
Таблиця 1 ЗАВДАННЯ 2. Визначення довжин хвиль спектральних ліній випромінювання атомів
УВАГА! В спектрі водневої трубки поряд з лініями атомного спектру спостерігається спектр молекулярного водню

Лабораторна робота №44

Вивчення серіальних закономірностей в спектрі випромінювання водню і визначення сталої Планка

Мета роботи

Експериментально дослідити видиму частину спектра випромінювання атомів водню, за результатами вимірювань розрахувати сталу Планка

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати серіальні закономірності формування спектра випромінювання атома водню та вміти їх пояснити

за теорією Бора (§4.1)

Прилади і матеріали

Монохроматор типу УМ–2, неонова лампочка, прилад СПЕКТР–1

^ Теоретичний відомості і опис установки

Як відомо спектр кожного газу складається з окремих спектральних ліній або груп (серій) близько розташованих ліній. Найбільш вивченим є спектр атома водню. Частоти випромінювання атома водню можна описати узагальненою формулою Бальмера у вигляді (4.4):

, (1)

де

 частота випромінювання атома водню при його переході з

го енергетичного рівня на

й енергетичний рівень;

 стала Рідберга;

 цілі числа (

, а

набуває значень

і т.д.).

Стала Рідберга

у формулі (1) визначається співвідношенням (4.7) (див. §4.1)

, (2)

де

 порядковий номер атома водню (

=1); m=9,11·10^-31кг – маса електрона; е=1,6·10^-19Кл – заряд електрона;

=8,85·10^-12Ф/м – електрична стала; с=3·10⁸ м/с – швидкість світла у вакуумі;

 стала Планка.

Кожному значенню

в (1) відповідає серія спектральних ліній. Для видимої частини спектра атома водню

=2.

Формулу (1) з урахуванням (2) можна записати таким чином:

. (3)

Виражаючи частоту випромінювання

через довжину хвилі

з (3) одержуємо вираз для визначення сталої Планка:

. (4)

З врахуванням того, що для атома водню

=1 вираз (4) перепишемо у вигляді

. (5)

Перехід атомів газу із основного стану в збуджений легко здійснити за допомогою електричного розряду в розрідженому газі. Перехід атомів із збудженого стану в основний проходить спонтанно (самовільно) з випромінюванням ліній усіх серій.

В даній лабораторній роботі визначають наступні лінії в спектрі випромінювання водню, які лежать у видимій частині спектру і становлять 400600 нм:

червону лінію , (= 3);
зелено-голубу лінію , (= 4);
фіолетово − синю лінію , (= 5);
фіолетову лінію , (= 6).

Експериментальна установка зібрана на основі монохроматора УМ–2, який використовується як спектроскоп. Оптична схема установки наведена на рис. 1.

Рис. 1

1 − воднева газорозрядна трубка; 2 − блок живлення трубки; 3 – збиральна лінза; 4 − вхідна щілина;

5 − об’єктив коліматора; 6 − дисперсійна призма; 7 − об’єктив зорової труби; 8 − візир; 9 − окуляр;

10 – захисний кожух неонової лампочки; 11  неонова лампочка.

На вхідну щілину 4 монохроматора направляють світло від неонової лампочки 11 в кожусі 10 або газорозрядної водневої трубки 1 пристрою СПЕКТР –1.

Загальний вигляд установки зображений на рис. 2.

Рис. 2

1  монохроматор; 2 воднева газорозрядна трубка в захисному кожусі; 3  блок живлення трубки;

4  неонова лампочка в захисному кожусі; 5  барабан довжин хвиль монохроматора;

6 і 7  регулювальні гвинти окуляра монохроматора; 8  окуляр.

^ Послідовність виконання роботи

ЗАВДАННЯ 1. Градуювання монохроматора

Для цього (див.рис.2):

Розмістити близько до вхідної щілини монохроматора 1 неонову лампочку 4, яка розміщена в захисному кожусі, і увімкнути її в мережу 220 В.
Встановити ширину вхідної щілину монохроматора ~ 0,22 мм.
Досягнути чітке зображення спектральних ліній в окулярі 8 монохроматора за допомогою

регулювальних гвинтів 6 та 7, а оптимальну ширину спектральних ліній – незначним регулюванням ширини вхідної щілини монохроматора.

Плавно обертаючи барабан 5 довжин хвиль монохроматора, суміщати з візиром монохроматора видимі в окуляр 8 спектральні лінії випромінювання неону та встановлювати відповідність між значеннями і відносними поділками шкали барабана довжин хвиль (для спектру випромінювання неону значення  вказані на робочому місці).
Результати вимірювань записати в таблицю 1.
Вимкнути з мережі 220 В неонову лампочку і зняти її з оптичної лави.
Побудувати графік залежності (графік градуювання монохроматора), відкладаючи по осі Х відносні поділки шкали барабана 5 довжин хвиль, а по осі Y − довжини хвиль відповідних ліній.

, Å
n, відн. од.

^ Таблиця 1

ЗАВДАННЯ 2. Визначення довжин хвиль спектральних ліній випромінювання атомів

водню та сталої Планка

Розмістити на місці неонової лампочки прилад СПЕКТР – 1.
Увімкнути прилад СПЕКТР–1 в мережу 220 В і встановити перемикач на ньому в положення “H₂”.
Переміщаючи окуляр 8 зорової труби монохроматора 1 за допомогою регулювальних гвинтів 6 і 7 добитися чіткого зображення ліній випромінювання атомів водню в окулярі.
Дивлячись в окуляр монохроматора, встановлювати почергово поворотом барабана 5 довжин хвиль спектральні лінії випромінювання водню навпроти візира монохроматора і проводити відліки, що відповідають цим лініям, за шкалою барабана монохроматора. Візуальний пошук ліній необхідно починати з найбільш інтенсивної червоної лінії. Одержані результати записати в таблицю 2.

^ УВАГА! В спектрі водневої трубки поряд з лініями атомного спектру спостерігається спектр молекулярного водню.

Таблиця 2

Колір і індекс лінії	n, відн.од.	λ, нм	Квантові числа		h·10³⁴, Дж·с	Δh·10³⁴, Дж·с	δh, 100%
Колір і індекс лінії	n, відн.од.	λ, нм	n	k	h·10³⁴, Дж·с	Δh·10³⁴, Дж·с	δh, 100%
Яскраво−червона, H_			2	3
Зелено−голуба, H_			2	4
Фіолетово−синя, H_.			2	5
Фіолетова,			2	6
Сер.	хххх	хххх	хххх	хххх

Користуючись кривою градуювання монохроматора визначити довжини хвиль кожної з ліній випромінювання водню.
Розрахувати за формулою (5) сталу Планка, використовуючи довжини хвиль ліній випромінювання водню: , ,і .
Дані, які одержані в п.п. 5−6, записати в таблицю 2.
Проаналізуйте одержані результати і зробіть висновки.

Контрольні запитання

Які серії випромінювання, крім серії Бальмера, ще має спектр випромінювання атом водню?
Який фізичний зміст мають квантові числа і у формулі (1)?
Сформулюйте постулати Бора. Як з їх допомогою пояснити лінійчатий характер спектру випромінювання атома водню?
Які фізичні величини необхідно знати для того, щоб розрахувати постійну Планка в даній роботі?
Знайдіть частоту обертання електрона в атомі водню.
Виведіть формулу, яка визначає повну енергію електрона в атомі водню.

Схожі:

	Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення серіальних закономірностей у спектрі водню І визначення сталої Рідберга» для студентів інженерних спеціальностей Методичні вказівки до організації лабораторної роботи з курсу «Фізика» на тему «Вивчення серіальних закономірностей у спектрі водню...		Лабораторна робота №42 Вивчення зовнішнього фотоефекту та визначення сталої Планка Ознайомитись з явищем зовнішнього фотоефекту, експериментально визначити червону межу фотоефекту для фотокатода, розрахувати сталу...
	Лабораторна робота №46 дослідження молекулярних спектрів поглинання І визначення сталої Планка Ознайомитись із структурою молекулярних спектрів поглинання водних розчинів, CuSO4, kmnO4 І визначити сталу Планка за молекулярним...		Лабораторна робота №4 визначення сталої стефана–больцмана мета роботи Ознайомитися з будовою І принципом роботи оптичного пірометра із зникаючою ниткою, визначити сталу Стефана–Больцмана
	Звіт з лабораторної роботи №18 Вивчення зовнішнього фотоефекту та визначення сталої Планка 1 студента групи дата Рис. 2 Принципова схема установки (а); залежність затримувальної різниці потенціалів від частоти (б)		Лабораторна робота №3 Дослідження параметрів люмінесцентних ламп Мета роботи: Дослідження впливу величини розрядного струму люмінесцентних ламп на їх світлову віддачу, визначення частки випромінювання...
	Звіт з лабораторної роботи №20 Дослідження видимого спектру атому водню 1 студента групи дата Експериментально переконатися у тому, що спектр випромінювання атомарного водню є дискретним		Вивчення випромінювальної здатності вольфраму Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть І закони теплового випромінювання( 1, 2), квантову...
	Лабораторна робота №1 Дослідження електричних І світлотехнічних параметрів нормально- освітлювальних ламп розжарювання Мета роботи: Вивчення конструкції та принципу дії ламп розжарювання, визначення їх електричних І світлових параметрів та впливу напруги...		Розділ IV. Фізика атомів І молекул атом водню І його спектр випромінювання. Постулати Бора Дослідження спектрів випромінювання розріджених газів показали, що кожному газу властивий певний лінійчатий спектр, який складається...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи

База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації