43

Одесский национальный университет имени и. И. Мечникова Кафедра экспериментальной физики атомная физика

Часть III

Методические указания к лабораторным работам

для студентов III курса

физического факультета

Одесса – 2009

Печатается по решению Ученого

Совета физического факультета

Составители:

Бабинчук Валентин Степанович

Ницук Юрий Андреевич

Рецензент:

Чемересюк Георгий Гаврилович

В методических указаниях рассмотрены вопросы методики выполнения ряда задач физического практикума по курсу «Физика атома и атомных явлений».

Содержание

Лабораторная работа № 1. Изучение спектров

двухатомных молекул. Определение

энергии диссоциации молекул J₂……..…………...4

1. Колебательные спектры……………………………...4

2. Вращательные спектры…………………………..…..8

3. Электронные спектры молекул…………………….10

4. Электронно-колебательный спектр………………..11

5. Электронно-вращательные переходы……………..14

6. Описание установки…………………………….……15

7. Выполнение эксперимента……………………..……17

8. Обработка результатов. Задание……………………17

Лабораторная работа № 2. Исследование спектров

излучения атомов натрия…………………………….22

1. Модель излучающего электрона……………………….22

2. Экспериментальная часть. Обработка результатов

измерений…………………………………………………….22

Лабораторная работа № 1 Изучение спектров двухатомных молекул. Определение энергии диссоциации молекул j2

В отличие от атома, энергия молекулы определяется не только состоянием электронной оболочки молекулы, но также и другими степенями свободы молекулы: колебанием ядер около положения равновесия, вращением всей молекулы относительно осей, проходящих через центр ее тяжести. Безусловно, эти три типа движения связаны между собой - при изменении состояние электронной оболочки молекулы изменяются колебательные и вращательные состояния, при изменении колебательных состояний изменяются и вращательные. Однако, приближенно можно считать все эти движения независимы, так как движение тяжелых ядер происходят в тысячи раз медленнее, чем движение электронов. За время изменения электронного состояния ядра не успевают переместиться, поэтому можно рассматривать колебания и вращения независимо.

Трем видам движения в молекуле - электронному, колебательному и вращательному - соответствуют три типа квантовых состояний и уровней энергии. Поэтому полная энергия W молекулы, находящейся в определенном электронно-колебательно-вращательном состоянии в первом приближении может быть представлена как сумма квантовых энергий электронного W_e, колебательного W_υ и вращательного W_J, движений

W=W_e + W_υ+ W_J. (1)

Обычно W_e имеет ветчину порядка нескольких электрон-вольт (волновые числа 1/λ=E/hc~10⁴ см^-1), W_υ~ 10^-1- 10^-2 эВ (1/λ~10³ -10² см^-1), W_J ~ 10^-1- 10^-2 эВ (1/λ~10³ -10² см^-1).