Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить структуру спектра атомарного водорода для серии Бальмера. Определить постоянную Ридберга.

ПРИБОРЫ: Монохроматор УМ-2, газоразрядная трубка, ртутная лампа ДРШ-250.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Отъюстируйте монохроматор:

-Установите ртутную лампу на расстоянии 40 см от щели монохроматора, а конденсор 11 примерно в 25 см от источника.

-Включите пульт управления, служащий для питания источников Для яркого освещения входной щели перемещайте конденсор вдоль скамьи, стремясь получить на щели резкое изображение источника света. При этом для удобства наводки наденьте на щель белый колпачок с перекрестием. Для получения резких спектральных линий ширина входной щели устанавливается (барабаном 9) равной 0,02 — 0,04 мм.

— Для наблюдения спектра произведите тщательную фокусировку, с тем чтобы указатель 10 и спектральные линии имели четкие, ясные границы. Для этого, вращая кольцо окуляра, получите резкое изображение острия указателя, а вращением микрометрического винта 8 получите резкое изображение спектральных линий.

2. Вращая барабан монохроматора выставьте в окуляре красную область спектра. Поворачивая барабан в одном направлении (спектр смещается влево) определите показания барабана N, соответствующее каждой спектральной линии спектра ртути согласно табл. 1.

Таблица 1.

3. Выключите ртутную лампу. Уберите ее с оптической скамьи. Установите на скамью водородную лампу на том же расстоянии от входной щели. Перемещая конденсор поперек скамьи, добейтесь попадания светящегося изображения трубки во входную щель. Заготовьте таблицу 2.

Таблица 2.

4. Вращая барабан 7, проведите отсчет положения линий:

— Найдите ярко-красную линию H_a . Следует отметить, что в спектре водородной трубки наряду с линиями атомного спектра наблюдается спектр молекулярного водорода. Поэтому поиск нужных линий следует начинать у наиболее яркой красной линии.

Вторая линия H_b — зелено-голубая. В промежутке между ними  располагаются несколько красно-желтых и зеленых сравнительно слабых молекулярных полос.

Третья линия H_g  — фиолетовая. Перед этой линией располагаются две слабые размазанные молекулярные полосы синего цвета. Четвертая линия — фиолетовая — в нашей установке не видна.

Для уменьшения ошибки ширину входной щели 1 делают малой (0,02 + 0,03 мм винтом 9). Для наблюдения слабых линий в крайней фиолетовой области щель приходится расширять до 0,05 + 0,06 мм. Глаз лучше замечает слабые линии в движении, при наблюдении удобно слегка поворачивать барабан в обе стороны до среднего положения.

5. Запишите показания барабана для линий H_a , H_b , H_g в таблицу.
6. Выключите водородную лампу. По данным табл. 1 постройте градуировочный график N = f(l ). По градуировочному графику N = f(l )и данным табл. 2 определите длины волн l_a , l_b ,l_g . Для определения линии l_a график следует экстраполировать в сторону больших длин волн.
7. Вычислите значение постоянной Ридберга в единицах, обратных длине для трех длин волн используя формулу (8) и данные таблицы 2.
8. Вычислите среднее значение <R> и погрешности DR , e_R(%).
9. Вычислите теоретическое значение постоянной Ридберга по формуле (9). Сравните полученные результаты с экспериментальным значением R.

 ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ:

Понаблюдайте спектр неона и лампы накаливания. Сформулируйте выводы:

— Каков спектр лампы накаливания?

— Каков спектр неона и чем он отличается от спектра водорода?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Напишите уравнение Шредингера для атома водорода. В чем состоит физический смысл волновой функции?
2. Как объясняет квантовая теория испускание и поглощение света? Каков физический смысл квантовых чисел?
3. Объясните возникновение спектра испускания водорода и сериальные закономерности?
4. Как устроен спектрометр-монохроматор УМ-2?