ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики
Лабораторная работа
«НАБЛЮДЕНИЕ СПЕКТРА АТОМАРНОГО ВОДОРОДА И
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ РИДБЕРГА»
Тамбов─2012 г.
ЗАДАНИЕ
1.Построить градуировочный график монохроматора по линейчатому спектру излучения ртути.
2. Определить значения длин волн спектра излучения неизвестного газа и по этому спектру ─ тип газа.
3. Определить постоянную Ридберга.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
Монохроматор УМ-2, ртутная лампа, газоразрядные трубки, оптическая скамья, источники питания.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В соответствии с теорией Бора энергия электрона на стационарных орбитах может принимать дискретные значения:
(1)
где n = 1, 2, … ─ главное квантовое число, определяющее энергию электрона на орбите; знак «минус» означает, что система «электрон-ядро» является связанной.
При переходе из состояния с большим значением с энергией в состояние с меньшим значением с энергией испускается фотон (квант света) с частотой, определяемой по теории Бора:
. (2)
В спектроскопии принято характеризовать спектральные линии не частотой, а величиной, обратной длине волны, которая с учетом выражений (1) и (2) определяется формулой Бальмера:
, (3)
где ─ постоянная Ридберга, равная R = 109737,309 ± 0,012 (см-1).
Все линии спектра водорода могут быть объединены в серии (совокупности линий, соответствующих переходу на орбиту с данным значением n ), для видимой области спектра (серия Бальмера) значение числа n равно двум (n = 2). В видимой области расположены четыре линии серии Бальмера: Нα (ni = 3), Нβ (ni = 4), Нγ (ni = 5), Нσ (ni = 6). Остальные линии этой серии лежат в ультрафиолетовой области спектра.
Используя формулу Бальмера (3), можно определить постоянную Ридберга:
. (4)
Таким образом, зная длину волны λ хотя бы одной линии и соответствующее ей значение n , можно рассчитать постоянную Ридберга.