Муромский институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и
Николая Григорьевича Столетовых»
Кафедра: «ФПМ»
Дисциплина: физика
Лабораторная работа № 1.01
«Изучение спектра водорода и определение постоянной Ридберга»
Утверждена на методическом семинаре кафедры ФПМ
Зав. кафедрой_____________
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Сборку и разборку схемы производить только при отключенном источнике питания.
Не включать собранную схему, пока не изучите инструкцию по данной работе и не получите на это разрешение лаборанта или преподавателя.
Схема должна находиться под напряжением только во время регулировки и снятия показаний с приборов. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять схему под напряжением без присмотра.
Строго соблюдать порядок выполнения работы, описаний и инструкции.
На рабочем месте не должно быть посторонних предметов. Твёрдо знать, где расположен общий выключатель и порядок пользования им.
После окончания работы отключить источник питания, а затем разобрать схему и привести в порядок рабочее место.
Лабораторная работа № 1.01
«Изучение спектра водорода и определение
постоянной Ридберга»
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ:
двухтрубный спектроскоп;
дуговая ртутная лампа;
газоразрядная трубка с водородом, укреплённая в специальном держателе;
выпрямитель.
1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Закономерности в атомных спектрах
Разряженные газы, пары металлов испускают спектр, состоящий из отдельных спектральных линий. В соответствие с этим спектр испускания веществ, образованный возбужденными атомами называется линейчатым спектром.
Изучение атомных спектров послужило ключом к познанию строения атомов. Прежде всего, было замечено, что линии в спектрах многих атомов расположены не беспорядочно, а объединяются в группы, или как их называют серии спектральных линий. Отчётливее всего это обнаруживается в спектре простейшего атома – водорода.
Швейцарский физик Бальмер в 1885 году установил, что длины волн спектральных линий в видимой области спектра укладываются в простейшую формулу:
(1),
где - целое число, принимающее значения 3, 4, 5, 6 и т. д.
В спектроскопии принято характеризовать спектральные линии величиной, обратной длине волны , которая называется волновым числом.
Если преобразовать формулу (1) в выражение для чисел, то получим:
(2),
где =3, 4, 5, 6, ……,
- постоянная Ридберга
R=10973730,90,012 смили=1,097107м.
Дальнейшие исследования показали, что в спектре водорода имеется ещё несколько серий. Оказывается, что волновые числа всех серий в спектре
атомарного водорода можно выразить одной формулой, обобщающей формулу Бальмера (2):
(3).
Из (3) находим волновые числа всех линий.
1. Серия Лаймана.Находится в ультрафиолетовой области спектра. Для неё=1,=2, 3, 4, 5, и т. д.:
.
Серия Бальмера. Находится в видимой области спектра.
Для неё =2,=3, 4, 5, и т. д.:
Серия Пашена.Находим в ближайшей инфракрасной области.
Для неё =3,=4, 5, 6, и т.д.:
.
В инфракрасной области обнаружено ещё несколько серий.