Главная | Обратная связь

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

В работе применяются два источника излучения: 1) лампа нака­ли­вания, которая дает сплошной спектр и используется для граду­и­ровки спектроскопа; 2) ртутная лампа, в линейчатом спектре ко­торой имеются линии с длинами волн, очень близкими к длинам волн линий серии Бальмера спектра водорода, т.е. a-, b-, g-, d-ли­нии. Спектр ртутной лампы может быть использован для экспе­ри­мен­таль­ного определения длин волн этих линий.

В качестве спек­трального прибора применяется стилоскоп СЛ-3, в котором разло­жение излучения в спектр осуществляется стеклянной призмой (рис. 2). Наблюдать спектр визуально можно через окуляр зри­тель­ной тру­бы. В поле зрения снизу находится указатель в виде ∆-образ­ного наконечника.

Рис. 2

 

При градуировке перед щелью спектроскопа следует установить лампу накаливания. Перемещением окуляра острие указателя совместить с границами спектральных участков, длины волн которых известны. Одновременно отмечаем число делений (i) горизонтальной шкалы по указателю. В таблице 2 приведены длины волн сплошного спектра лампы накаливания, соответствующие границам каждого цвета. Показания (i) делений спектрометра и длины волн, соответствующие границам каждого цвета, заносим в таблицу 3.

 

Таблица 2

Положение спектральных диапазонов	Длина волны
	мкм	10-6м
Начало спектра красного цвета		0,760	0,760
Граница спектра между крас­ным и оранжевым цветом		0,620	0,620
Граница спектра между оранжевым и желтым цветом		0,580	0,580
Граница спектра между желтым и зеленым цветом		0,550	0,550
Граница спектра между зе­леным и голубым цве­том		0,470	0,470
Граница спектра между голубым и синим цветом		0,455	0,455
Граница спектра между си­ним и фиолетовым цве­том		0,430	0,430
Конец спектра с фиолето­вого края		0,380	0,380

Таблица 3

Положение спектральных диапазонов	Длина волны , м	Показания по шкале спект­рометра (i)
Начало спектра красного цвета
Граница спектра между крас­ным и оранжевым цветом
Граница спектра между оранжевым и желтым цветом
Граница спектра между желтым и зеленым цветом
Граница спектра между зе­леным и голубым цве­том
Граница спектра между голубым и синим цветом
Граница спектра между си­ним и фиолетовым цве­том
Конец спектра с фиолето­вого края

 

Построить градуировочную кривую зависимости числа делений шкалы спектроскопа от длины волны:

.

При измерении длин волн серии Бальмера установить перед щелью спектроскопа ртутную лампу. Наблюдая в окуляр линей­ча­тый спектр, острие указателя совместить последовательно с поло­же­ниями -линии (красного цвета), -линии (зелено-голубого цвета), -линии (синего цвета), -линии (фиолетового цвета). Запи­сать в таблицу 4 значения делений шкалы (i), соответствующих по­ло­жениям каждой линии. По значениям i из градуировочного гра­фика опреде­лить длины волн каждой линии спектра и записать полученные ре­зультаты в таблицу 4.

 

Таблица 4

 

 

лампа	Линия	Цвет линии	i	λ, м	Ri, c-1	, с-1	, c-1	, c-1	, %
водородная лампа	α-ли­ния m=2; n=3	красный
β-ли­ния m=2; n=4	зелено-голубой
γ-ли­ния m=2; n=5	синий
δ-ли­ния m=2; n=6	фиолет
ртутная лампа	α-ли­ния m=2; n=3	красный
β-ли­ния m=2; n=4	зелено-голубой
γ-ли­ния m=2; n=5	синий
δ-ли­ния m=2; n=6	фиолет

 

По формуле (24) рассчитать постоянную Ридберга R, используя значения и . Определить среднее значение . Рассчитать абсолютную погрешность каждого измерения по формуле

. (25)

Рассчитать среднюю абсолютную погрешность , затем относительную погрешность по формуле

. (26)

Записать результаты вычислений в таблицу 4.

Записать результат измерения в виде

. (27)

Проверить принадлежность вычисленного по формуле (21) значения постоянной Ридберга полученному интервалу (27).

 

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ НА КОМПЬЮТЕРНОМ ИМИТАТОРЕ

1. На экране монитора найдите и откройте лабораторную работу «Градуировка спектрометра и определение постоянной Ридберга». Щелкните мышью по кнопке «Далее» в правом нижнем углу экрана. Ознакомьтесь с лабораторной установкой и основными частями спектроскопа, затем нажмите кнопку «Далее». Изучите правила работы со шкалой спектроскопа и нажмите кнопку «Далее».

2. Щелкните мышью по кнопке «Лампа накаливания» в нижней части экрана.

3. Чтобы приступить к работе, щелкните мышью на увеличенном изображении лампы в верхней части экрана.

4. С помощью кнопок, расположенных справа от шкалы «←» и «→», последовательно совмещайте границы цветов спектра с визиром. Соответствующие длины волн и число делений заносите в таблицу 3 методических указаний.

5. На основании данных таблицы постройте градуировочную кривую (зависимость длины волны λ от числа делений i).

6. Чтобы перейти к следующему этапу работы, щелкните мышью по кнопке «Сброс».

7. Щелкните мышью по кнопке «Водородная лампа» в нижней части экрана, затем по увеличенному изображению водородной лампы в верхней части экрана.

8. С помощью кнопок, расположенных справа от шкалы «←» и «→», последовательно совмещайте линии спектра с визиром. Соответствующее число делений заносите в таблицу 4 методических указаний.

9. Чтобы перейти к следующему этапу работы, щелкните мышью по кнопке «Сброс».

10. Щелкните мышью по кнопке «Ртутная лампа» в нижней части экрана, затем по увеличенному изображению ртутной лампы в верхней части экрана.

11. С помощью кнопок, расположенных справа от шкалы «←» и «→», последовательно совмещайте линии спектра с визиром. Соответствующее число делений заносите в таблицу 4 методических указаний.

12. Нажмите кнопку «Выход» и перейдите к обработке результатов измерений.

13. Используя градуировочную кривую, определите длины волн, соответствующие линиям спектра водородной и ртутной лампы.

14. По формуле (24) рассчитайте постоянную Ридберга R, используя данные, полученные для водородной и ртутной лампы.

15. Определите среднее значение .

16. Рассчитайте абсолютную погрешность каждого измерения по формуле (25), среднюю абсолютную погрешность , относительную погрешность по формуле (26). Запишите результаты вычислений в таблицу 4.

17. Запишите результат измерения в виде (27) и проверьте принадлежность вычисленного по формуле (21) значения постоянной Ридберга полученному интервалу.

 

Контрольные вопросы

1. Опишите планетарную модель атома. Каковы ее недостатки?

2. Сформулируйте постулаты Бора.

3. Каково правило квантования орбиты электронов?

4. Какие значения могут принимать радиус орбиты, скорость и энергия электрона в атоме?

5. Что называется энергетическим уровнем?

6. Чему равна энергия фотона?

7. Сформулируйте правила отбора.

8. Что представляют собой спектры испускания или поглощения?

9. Запишите обобщенную формулу Бальмера.

10. Охарактеризуйте спектральные серии. Каким областям спектра они соответствуют?

11. Каким является спектр испускания водорода: сплошным или линейчатым?

12. Каким переходам электрона соответствуют видимые линии се­рии Бальмера?

13. Получите расчетную формулу для определения экспериментального значения постоянной Ридберга по спектру испускания атома водорода.

14. Запишите формулу для расчета теоретического значения постоянной Ридберга. Чему она равна?

15. Опишите принцип действия и устройство спектроскопа.

16. В чем заключается градуировка спектроскопа? Какие спектры используются для градуировки? Как, пользуясь градуировочной кривой спектроскопа, определить длину волны спектральной линии водорода?

17. Опишите порядок выполнения работы.