Іі. Хід роботи

2.1. Розрахунок енергії стаціонарних станів атома водню

2.1.1. Розрахувати енергію стаціонарних станів атома водню за формулою:

(15)

де ;;;.

Результати обчислень занести в таблицю 1.

Зробити аналіз одиниці вимірювання енергії у формулі (15).

Таблиця 1

Енергія стаціонарних станів атома водню

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
En, еВ

2. Побудувати схему спектральних ліній для атома водню в масштабі 13,6 еВ : 180 мм.

2. Показати на схемі спектральні серії Лаймана, Бальмера, Пашена, Брекета і Пфунда.

3. Розрахувати теоретичне значення сталої Рідберга для атома водню за формулою:

(16)

де .

2.1.4. Розрахувати теоретичні значення довжин хвиль серії Бальмера для атома водню з формули:

(17)

для .

2.1.5. Результати розрахунків занести в таблицю 3.

2.2. Розрахунок сталої Рідберга для атома водню

1. Проградуювати монохроматор за допомогою неонової газорозрядної трубки (див. Лабораторна робота №3 «Вивчення дисперсії світла. Градуювання монохроматора»). Основні спектральні лінії, які дає це джерело і відповідні їм покази барабана монохроматора приведені в таблиці 2. [Для градуювання монохроматора потрібно побудувати графік залежності (див. рис. 3), розрахувати рівняння лініїі визначити ціну поділки барабана].

Таблиця 2

Довжини хвиль найбільш яскравих ліній у спектрі неонової лампи

довжина хвилі ,	6402,2	6383,0	6266,5	6163,6	5852,5	5400,6
покази барабана,	2080	2040	1940	1848	1800	1510

2. Установити в спеціальний високовольтний цокольний генератор газорозрядну трубку, заповнену воднем. Установити генератор з газорозрядною трубкою перед вхідною щільною монохроматора УМ-2.

3. Вмикаємо напругу живлення і світловий потік від трубки спрямовуємо на вхідну щілину монохроматора. Ширину вхідної щілини монохроматора спочатку встановити 1-2 мм.

4. На виході монохроматора в окуляр спостерігаємо спектральну картину (серію Бальмера). Чіткого зображення спектру добиваємося звужуючи вхідну щілину монохроматора до 0,1 мм.

5. Записуємо покази барабана монохроматора, які відповідають цим лініям.

6. Знаючи ціну поділки монохроматора, визначаємо довжини хвиль цих ліній.

7. Розраховуємо сталу Ридберга для кожної лінії за формулою:

(17)

8. За результатами обчислень визначаємо середнє значення сталої Рідберга для водню та похибку вимірювань.

Рис.3. Залежність довжини хвилі променя на вихідній щілині монохроматора від показників барабана монохроматорадля неонової лампи.

9. Результати вимірювань та обчислень занести в таблицю 3.

Таблиця 3.

колір лінії	m	роз, мкм	no	екс, мкм	, см–1	R, см –1	R, см –1
червоний	3		2480
зелений	4		1626
зелений	5		1530
синій	6		1236
фіолетовий	7		1028

2.2.10. Порівняти розраховані довжини хвиль з експериментально знайденими. Знайти похибки.

2.2.11. Порівняти отримане експериментальне значення сталої Рідберга з розрахованим за формулою (16). Зробити висновки.