Определение постоянной Ридберга

6.4.1. Задание

По формуле (1) определить постоянную Ридберга R.

6.4.2. Порядок выполнения задания

1) Установить перед ртутной лампой газоразрядную водородную трубку и включить источник питания. Проверить освещение входной щели монохроматора. На входной щели должна быть светлая красно-фиолетовая полоса. Более точную настройку можно произвести, слегка перемещая водородную трубку на подставке и одновременно наблюдая за яркостью спектральных линий в окуляр монохроматора.

2) Выполнить аналогичные действия, описанные в п. 1, снять отсчеты по барабану для четырех спектральных линий водорода – H _a, H _b, H _g, H _d. Следует отметить, что в исследуемом спектре наряду с линиями атомного спектра наб-людается спектр молекулярного водорода, поэтому поиск нужных линий следует начинать с наиболее интенсивной красной линии H _a. Вторая линия H _b – зелено-голубая. В промежутке между H _a и H _b располагаются несколько слабых красно-желтых и зеленых молекулярных полос. Третья линия H _g – фиолетово-синяя. Перед этой линией располагаются слабые молекулярные полосы синего цвета. Четвертая линия H _d – фиолетовая.

3) По градуировочной кривой определить длину волн линий H _a, H _b, H _g, H _d и для каждой линии вычислить постоянную Ридберга по формуле (1) (n_dn = 2; красная линия – n_up = 3; зелено-голубая – n_up = 4; синяя – n_up = 5; фиолетовая – n_up = 6).

4) Результаты измерений и вычислений записать в табл. 2. Вычислить среднее значение постоянной Ридберга и абсолютную случайную и относительную погрешности (как при прямых измерениях).

Таблица 2

Результаты измерений по спектральным линиям водорода

Номер опыта	Цвет спектральной линии	Отсчет по барабану, град	Длина волны по графику, нм	Постоянная Ридберга R i, м-1
прямой	обратный	среднее значение
… n

Расчет постоянной Планка и энергии ионизации атома водорода

(дополнительное задание)

Используя среднее значение постоянной Ридберга, вычислить:

среднее значение постоянной Планка по формуле:

, (2)

где А = 319,24×10^-95 (Дж³×с³×м^-1);

среднее значение энергии ионизации –

W _ион = hRc, (3)

где c – скорость света;

абсолютную и относительную погрешность постоянной Планка.

Сравнить полученные значения R, h, W _ион с табличными и сделать краткие выводы.

Контрольные вопросы

1) Строение атома. Затруднения в построении планетарной модели атома по Резерфорду. Постулаты Бора.

2) Опытные факты, подтверждающие дискретность энергии электронов в атоме. Опыты Франка и Герца.

3) Что называется спектральной серией линий? Объясните происхождение спектральных серий в спектре атомарного водорода.

4) Выведите обобщенную формулу Бальмера и выражение для постоянной Ридберга.

5) Что называется энергией ионизации, и как ее рассчитать для атома водорода?

6) Устройство и принцип работы монохроматора.