Федеральное агентство по образованию

Муромский институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Кафедра: «Физика»

Дисциплина: физика

Лабораторная работа № 1.01 «Изучение спектра водорода и определение постоянной Ридберга»

Утверждена на методическом семинаре кафедры физики

Зав. кафедрой_____________

Муром 2005

Техника безопасности

1. Сборку и разборку схемы производить только при отключенном источнике питания.

2. Не включать собранную схему, пока не изучите инструкцию по данной работе и не получите на это разрешение лаборанта или преподавателя.

3. Схема должна находиться под напряжением только во время регулировки и снятия показаний с приборов. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ оставлять схему под напряжением без присмотра.

4. Строго соблюдать порядок выполнения работы, описаний и инструкции.

5. На рабочем месте не должно быть посторонних предметов. Твёрдо знать, где расположен общий выключатель и порядок пользования им.

6. 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 см или =1,09710⁷ м.

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.:

.

2. Серия Бальмера.(см. формулу (2)).

3. Серия Пашена. Находим в ближайшей инфракрасной области. =4, 5, 6:

.

В инфракрасной области обнаружено ещё несколько серий.