Главная | Обратная связь

ІІ. Опис приладів і методика вимірювання

Для визначення довжин спектральних ліній (у спектрах випромінювання або поглинання) служить спектроскоп (рис.2).

Спектроскоп складається з таких основних частин:

1) коліматора, який являє собою трубу з об’єктивом О₁ на одному кінці і щілиною Щ на іншому. Щілина міститься у фокусі об’єктива О₁, тому промені досліджуваного світла, якими освітлена щілина Щ, вийшовши з коліматора, падають на призму П паралельним пучком;

2) заломлюючої призми П, проходячи через яку світло розкладається у спектр;

3)

зорової труби Т, що складається з об’єктива О₂, у фокальній площині якого містяться тонка нитка F та окуляр Ок.

Спектр утворюється у спектроскопі таким чином: пучок світла від досліджуваного джерела S, пройшовши щілину Щ, виходить з об’єктива О₁ паралельним пучком, що падає на призму П, заломлюється в ній, розділяючись на низку паралельних монохроматичних пучків з різними довжинами хвиль (на рис.2 зображено тільки три з них), які заломившись у об’єктиві О₂, зберуться кожний у своїх точках у фокальній площині F. Утворений спектр – це кольорові зображення вхідної щілини, число яких дорівнює кількості різних монохроматичних хвиль, які містяться у світловому пучку, що освітлює щілину.

Отже, якщо джерело S випромінює світло, що складається з променів лише декількох довжин хвиль, в окулярі буде спостерігатися кілька тонких ліній різного кольору. Якщо джерело світла випромінює промені різних довжин хвиль (біле світло), то відповідні зображення щілини будуть поруч і ми одержимо суцільний спектр.

Для визначення довжин хвиль спектра невідомої речовини необхідно спочатку проградуювати у довжинах хвиль шкалу мікрометричного гвинта вимірного барабана Б спектроскопа. При градуюванні використовують лампу, спектр якої містить декілька ліній у різних областях від червоної до фіолетової частини спектра (довжини хвиль основних ліній у спектрі водню дані у звітній таблиці). Повертаючи гвинт вимірного барабана Б, фіксують за шкалою кути повороту труби Т, при яких нитка F в окулярі збігається з лініями кожного кольору в спектрі. За одержаними даними і відповідними значеннями довжин хвиль l будують дисперсійну криву – графік залежності l від показів шкали n.

Замінимо водневу трубку на невідому (наприклад, на неонову чи гелієву) і, навівши нитку окуляра послідовно на всі лінії даного спектру, знімемо поділки n за шкалою барабана Б. Користуючись дисперсійною кривою, знайдемо довжини хвиль для всіх ліній. За таблицями можна визначити, якому елементові таблиці Менделеєва вони належать.

ІІІ. Завдання

1. Ознайомитися з будовою та принципом роботи спектроскопа.

2. Проградуювати шкалу спектроскопа та побудувати дисперсійну криву за спектром водню.

3. Визначити довжини хвиль заданих спектральних ліній неону (гелію).

IV. Хід роботи

1. Ознайомитись з роботою спектроскопа.

2. Спрямувати випромінювання гелієвої трубки на щілину спектроскопа і добитися чіткості зображення спектральних ліній та візирної нитки.

3. Направити випромінювання водневої лампи на щілину спектроскопа і добитися чіткості спектральних ліній та візирної нитки.

4. Повертаючи мікрометричний гвинт вимірного барабана Б, сумістити візирну нитку з спектральними лініями водню, записавши для кожної лінії покази n. Відповідні значення l взяти з таблиці звіту.

5. Побудувати дисперсійну криву (графік: по осі ординат відкласти табличні значення l ліній водню, по осі абсцис – відповідні покази n мікрометричного гвинта вимірного барабана Б).

6. Замінити джерело світла на неонову (гелієву) трубку. Добитися чіткості спектральних ліній та візирної нитки.

7. Суміщаючи візир з спектральними лініями неону (гелію), зняти відповідні покази n мікрометричного гвинта вимірного барабана Б.

8. Користуючись побудованою дисперсійною кривою (п.5), знайти відповідні до показів n довжини хвиль l для спостережуваних ліній.

9. Одержані дані записати у звітну таблицю. До звіту додати дисперсійну криву.

 

V. Контрольні питання

1. На чому ґрунтується спектральний метод дослідження речовин?

2. Як формулюються перший та другий постулати Бора?

3. Як сформулювати та записати умову квантування моменту імпульсу?

4. Яка формула n-го радіуса стаціонарної орбіти атома?

5. За якими формулами визначаються кінетична та потенціальна енергії електрона в атомі водню?

6. За якою формулою визначається повна енергія електрона в атомі водню?

7. Яка формула Бора для частоти випромінювання (поглинання) світла електроном при його переході з одного стаціонарного рівня на інший?

8. Що таке спектральна серія?

9. Як отримати серії Лаймана, Бальмера, Пашена?

10. Як побудувати дисперсійну криву?

 

Звітна таблиця.

 

Лабораторна робота № 119