fizika_metodichka
.pdfметрическая нить накала. Наводк |
на резкость осуществляется настрой- |
|||
Температуруисточникой вначалепитаниîêóëíèòèÿðà,ïðèзатемжно изменятьобъективапирометрическаявращением. С помощьюнитьбатумблеранакалаабана, темпнагр ратураяÿ. |
||||
при этом считывается с этомс ответствующей шкалы пирометра. Электриче |
||||
ская цепь исследуемого источник |
излучения состоит из источниквключаетспи |
|||
тания, вольтметра |
|
п зволяющих измерять мощность, вы |
||
деляющуюся в нит |
накала. При д ст очно высокой темпер туре нити |
|||
раскаленнойливания,можно предполотеряетсянитьюæèòü,.вТогдаамперметра,видечтоэлектромагнитногосвсяучетомùíîñуравненияь, подводимая |
àмпеаемогонак |
|||
|
|
P излучения,(6) имеем киспускл |
- |
|
ãäå |
P = IV = SÔ = SαT σT 4, |
|
(9) |
|
ние.SИспользуплощадьвыполняетвыражениеполнойповер(9)хностиизмеряянити,мощностьI сила тока; V напряже- |
||||
можно определить |
автотрансянную Стео анапоследовательности-БольцманаP температуру T , |
|||
лампыпирометрическнсчитаетсяНастройтещьюВключитеалааботлабораторноголампынасописточникроеннпирскуюметрическойðматоометнити5ðà.накаливаниявидныПри.среднийОптическаяэтомрезкиережимцентраль.Уизображ. хемаановитенакала.íыйпиромеенияучлампыснакпомонитистокра-. |
|||||
|
|
й,япитанияеслихемуследующейпиокулярлампы |
σ |
|
|
3 . |
ой нити должен быть установлен на оне ити |
àëà |
|||
источник питания пирометрической нити. Пирометри |
|||||
ческая нить должна светиться. |
|
лампы накали |
|||
4. ВключитеИзмерь 8-10 раз яркостную |
|||||
вания, |
|
чиная с малых значений мощности во всем д апазоне темпера |
|||
тур, измеряемых пирометром. Для этого,температурустановивнитиизмерив мощность |
|||||
|
накаливания, вращением ба абана |
добейтесь исчезно- |
|||
ения центральной части |
ðическойпирометранити |
оне нити накала |
|||
лампы. Эту операцию следу |
выполнять медленíо, чтобы исключить |
||||
лияние |
нагрпирометва нити. |
|
|
||
отношениявнесите5.Истиннуюезульвинерционностиаблицу(8)атытемпературу.Согласноизмерений2.соотношениюнититокнак141Iала,напряжения(9)мощномощностьвычислитьVлампытемпературыснакаливанияпомощьюсоT-
• ï/ï |
P = BT n |
Таблица 2 |
12. |
I, À V, Â P, Âò Tÿðê, Ñ Tÿðê, Ê T, Ê ln T |
висимостьДляN экспериментальной проверки гипотезы (10) удобно построить за-
|
ln P îò ln T . Согласно (10) |
|
|
Åñ |
и ормула (10) верна,ln Pзависимость= ln B + n ln T. |
|
(11), |
|
|
|
à |
ойиклжнаспособаальнымопределитепроверкитьрезультатамлинейнойзначениегипотез.Постройтепроверьте,являетсэтуявесьмалинейназависимостьраспротли настраненныпо.какЗаметивашимвидноìэкспери.,изИзчтогрт |
|||
ментд |
ln P |
ln T |
|
ныхИспользуатовясоотношениепостояннуюn(9),Стеормулеопредана Больцманалите(11). из ваших эксперименталь-
èçìå21ðåВычислитеДляний.какой цели3. КОНТвпирометрОЛЬНЫЕвстраиваетсяВОПОСЫкрасныйσ. Вычислитесветоильтр?ошибку
ной?с изчезающей43. |
λmax |
определенияданнойтемператураабоическийтемпературы. нечерныхсписокпомощьютелменьшепирометраистин- |
|||
|
ОбъяснитеПочемунитьюрадиационнаямето. Библиограв |
|
|||
1 |
Êàë |
|
Í.È. |
оптика. М., 1978. 384 с. |
|
2 |
Îïòè à |
атомная Волноваяизик /Под ред. .И.Солоухина. Н.: Наука. |
|||
1976. |
454тиевский. |
|
|
142 |
|
Ц льделениер оты:постоНаблюдениеидбергспектра постояннойизлучения атомаПланкводорода,. |
îïðå |
||||||
О ору о ни : Водояннойдная лампа, неоновая и ртутная лампы, приз- |
|||||||
менный спектрогðа УМ-2, линза, поворотное зеркало. |
|
|
|||||
|
1. К АТКАЯ ТЕО ИЯ |
|
|
|
|||
Под спектром излучения понимают распределение энергии излуча- |
|||||||
емых телами волн по длинам |
или частотам. К примеру, лампа |
||||||
нак ливания испуск |
электромагволнитные волны на всех ч стотах, что |
||||||
означает, что она излучает непрерывный спектр. Атомы газа |
испускают |
||||||
нейчатые спектры, состоящие из групп отдельных спектральных ли |
|||||||
й, называемых |
|
|
сериями. |
жение линий в атомных |
|||
ные значен . Состоянияспектральнымиразличными значениями энергии называют- |
|||||||
спектрах может быть объясн но тольк |
наПолоосн ве |
представ |
|||||
лений. Согласно квантовой |
ории, энергия электроновквантовыхат ме может |
||||||
я ур внями. Спектральные линии возникают при перех де э ектронов |
|||||||
принимать не произвольные, |
тольк |
онкретные, строго |
îпределен |
||||
ñ îäíîго уровня на д угой, более низкий. Энергия кванта, изëучаемого |
|||||||
при таком переходе, |
равна разнîñòи энергий этих двух уровней |
(1) |
|||||
mнатеорияНаиболний,величинеимn,показывает, |
(Em |
> En) |
образом, |
|
|||
|
|
|
hc |
|
|
|
|
|
hνmn = |
λmn = Em − En |
|
|
|||
гдесреде;в h псоответственноояннаяПланка; νmn = c/λmn частота; c скорость света λmn длина волны излучения; Em, En энергии уровней åющихпростуюобщийкартичтонижнийэуергияобразуютуровень,уровней. уровниТакимсостатомавляеттомаводорспектвоäасовокупностьðпропорциональальнуюда.Квантоваялинию--.
1/n2, . . можно записать |
|
|
|
|
||
ãäå |
|
En −1/n2, |
|
|
(2) |
|
|
|
143 |
|
|
|
|
нияn(1)целоеи(2) число,учетомназываемое главным квантовым числом. Из сравне- |
||||||
Em −1/m2 можно записать ормулу |
|
|||||
|
λmn |
= R n2 |
− m2 |
|
, |
(3) |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
тавитьR â âèäå ñå |
й. Приведем некоторые из них. При |
n = 1 имеем |
||||||||||||||||||
ñерию Лаймана, пðè ýòîì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Когда |
|
|
|
|
|
|
λm |
= R |
|
12 |
|
− m2 |
. |
|
|
(4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
n = 2, получаем серию Бальмера, т.е. |
|
|
|
||||||||||||||||
 |
данной |
|
|
áîòå |
áóäåì |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n = 3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
областиспектральныхи легко могут |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
изучать серию Б |
льмера, |
|
.ê. |
E, ýÂ |
E, 10−18Äæ |
|
|
|
||||||||||||
часть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
λm |
= R |
|
22 |
|
− m2 |
. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
рактерныеНарисунксерии1.показаны энергетическèå уровни атома водорода и ха(5)- |
||||||||||||||||||||
этой серии лежат в видèíèé |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n·=·· 4 |
||||||||||
áûòü |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Серия Пашена |
||
воляетизмереныайти величину посто- |
|
|
|
|
|
|
Серия Бальмера |
n = 2 |
||||||||||||
Ква товая механика поз |
|
|
-40 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
янной идберга |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
|
|
|
n = ∞ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-12 |
-2 |
|
|
|
|
|||
|
R = 2π |
2 mee4 |
|
|
|
|
|
|
|
-8 |
|
|
|
|
|
|
||||
ãäå |
|
|
|
, |
|
|
(6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
ch |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
me |
e заряд |
электрона; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
яннуюпозволяетегоПламассаопределитькая.Формулапосто(6) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ïî- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
íпомощьюизмереныбыть,идбергеслинайденаизвестдлиныорму. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
волнлыизследняяна опытапостоян(5),еслиможетh |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Серия Лайманаис.1. |
|
n = 1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
λm . 2. ПО ЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ144 АБОТЫ
дороднойíà ðèñ. 2. |
лампыИзлучение1, ñ âî- |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
9 |
|
|||||||||
кусированное |
линзой |
|
2, |
|
|
|
10 |
|
|
|
||||||||||
падает на вх дную щель |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
3 монохроматора. Ши |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
8 |
|
||||||||||
бараб ном |
4. |
Диспе ги |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
èíà |
|
ùåëè |
регулируется |
|
|
|
|
|
|
èñ. 2. |
|
|
|
|||||||
рующаявет на монохро атиче |
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
призма |
5 |
ðàç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
лагает исх дный |
пучок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ходящие из |
ïðèç |
û |
âû- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ñêèå |
|
ñîñò |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бразуется си |
|||||
различнымиавляющие,углаì . В окальной плоскости линзы 11 |
|
|||||||||||||||||||
стема изо ражений вхподной |
ли 3 в разных цветах. Эт |
|
|
åíèå |
||||||||||||||||
можно наáлюдать визуально ч рез окуляр 6. |
Одновременно â ïîëå çðå- |
|||||||||||||||||||
изменять, |
поворачивая |
диспергирующую |
призму 5 с помощью барабаений |
|||||||||||||||||
ния окуляра виден неподвижный |
|
казатель |
7. Положение изображ |
|||||||||||||||||
вход ой щели (спектральных линий) относительно указателя 7 мож |
||||||||||||||||||||
вой линией, мо |
|
îсвет ть вх дную щель монохроматора |
спектральной |
|||||||||||||||||
10. |
Передвинув |
ов ротное зеркало 9 |
положение, показанное штрих - |
|||||||||||||||||
|
1. Получив разрперацияшение преподавателя |
|
|
соответствприбораинструкци- |
||||||||||||||||
лампой 8. Эта |
|
|
|
|
используетс |
при градуировк |
|
|
. |
|||||||||||
3. Вращая барабан 10, выведите вместе,пво последовательностзре ия |
: |
линии. Вра |
||||||||||||||||||
|
абота выпжнолня тс |
|
в следующей |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ями, приведенными на рабо ем |
|
|
|
включите у ановку. С помощью |
||||||||||||||||
щением регулировочного кольца о уляра 6 настройте оптическую систе- |
||||||||||||||||||||
линзы 2 с окусируйте |
излучение |
|
äîðî |
ой лампы 1 на вх дную щель |
||||||||||||||||
ìó ìîíî |
|
|
|
. Посмотрите, |
как меняетсяспектральныеартина при изменении |
|||||||||||||||
шириныхроматоравх дной щели. |
|
|
|
поле зрен я окуляра 6 видны яркие |
||||||||||||||||
|
При правиль ой настройк |
|
|
|||||||||||||||||
узкие спектральные линии вместе |
резким |
изображением указателя 7. |
||||||||||||||||||
|
2. |
|
|
ите наблю |
|
спектра атомов водорода, выводя поочеред |
||||||||||||||
íî |
|
ï |
зрения |
|
дениемые |
|
|
|
|
|
|
линии. К спектру атомар- |
||||||||
|
|
Проведорода примвсешивается |
|
|
|
|
|
лярного водорода, поэтому |
||||||||||||
ре истрир вать нужно |
наиболее |
ркие лин и. Последняя видимая линия |
||||||||||||||||||
( иолетового цвета) наблюдаетсспектральныеÿ большмолекуè |
трудом. Чтобы ее увидеть, |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
145 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(визуальная оценка) |
|
|
|
|
|
1 |
70 |
70 |
||
|
3 |
67 |
8 |
3 |
|
|
|
|
9 |
9 |
|
Красная |
5 |
5 |
3 |
|
|
|
65 |
||||
|
10 |
40,22 |
|||
|
|
8 |
30 |
||
|
5 |
|
3 |
|
4 |
|
2 |
30 |
48 |
||
|
8 |
21 |
65 |
||
Ярко-красная |
3 |
731 |
|||
5 |
|
6 |
|||
|
6 |
14 |
|||
|
3 |
|
9 |
62 |
|
Красно-оранжевая |
4 |
603 |
43 |
||
2 |
00 |
||||
Оранжевая |
|
7 |
55 |
||
3 |
94 |
48 |
|||
|
4 |
|
8 |
19 |
|
Æåëò |
10 |
85 |
25 |
||
3 |
76 |
44 |
|||
Çå åí |
8 |
3 |
|
086 |
|
3 |
540 |
|
|
||
îëóáàÿ |
5 |
4823,137 |
|||
|
147 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(визуальная8 |
оценка) |
|
|
79 |
96 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Çå åí |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
546,07 |
|
|
|
|||
|
|
Æåëòî óáàÿ |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
91 60 |
|
|
|
|||
|
|
Синяя |
|
|
|
|
|
|
|
|
35 83 |
|
|
|
||||
|
Ôè |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
7 78 |
|
|
|
|||
|
|
данные, |
|
2 |
|
|
|
|
404,66 |
|
|
|
||||||
|
|
Используетоваяýòè |
|
|
|
|
монохроматор. Эксперимен |
- |
||||||||||
тальные данные занесите в |
отградаблицóируйте4 одновременно на гра ик в осях |
|||||||||||||||||
λ и ДеленияΘ . |
барабана |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ти10,нужноикпритьа-. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
скорееуюснятьнмнаприплавнуюзанововсегоИсточниктехположенияхиз.Особеннокривую,-за |
|
|
идеЯркостьотброс |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
барабана |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
тральные |
невернойЦветнужнотщатель |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
кривой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
спенужно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
îчки,шградуировочнуюбочные.неЭтиукладывающиесяданныерезультаты, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
линии |
|
, Θ |
|
|
λ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сниматьцииЭтоТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
которых наблюдались |
|
|
|
|
линии ат марного водорода. |
|
|
|||||||||||
5. Ïî |
|
÷íîé |
|
|
определите длины в |
|
|
|
|
|
|
|||||||
линий атомарного |
дорода. Определив |
λm |
|
|
ученныеспектральных |
|||||||||||||
ниевышетаты6. вЕслитеорию,аблицурезультатыто,1.согласнохотя быормулека |
|
|
|
|
|
излосотношеженнуюрезу-- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
îë |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
чественно(5), должно, занеситеподтверждаютвыполнятьсяп |
|
|
|
|||||||
äå |
1 |
= b + a |
1 |
, |
(7) |
λ |
2 |
||||
|
|
m |
|
||
ãра bик aв осяхпостоянные. Нанесите Ваши экспериментальные данные на (ср. оличественного1/λ, ñì 1/m2. Уравнение (7) уравнение прямой линии мулы7y. Для(5)= bнеобх+к ax).димо, чтобысовпаденияконстантырезультатов экспериментов и ор-
b è a выражении (7) были равны
b = |
R |
, 148a = −R |
(8) |
4 |