Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Описание установки




М. И. Дубинина, В. А. Васина, И. Х. Измайлов

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ПО ФИЗИКЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №406

 

 

Москва – 2006

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

 

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Кафедра «Физика – 1»

М. И. Дубинина, В. А. Васина, И. Х. Измайлов

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА

 

 

Рекомендовано редакционно-издательским советом

университета в качестве методических указаний по дисциплине «Физика» для студентов 1 и 2 курсов

механических и строительных специальностей

 

 

 

 

Москва – 2006

 

УДК 535

Д79

Дубинина М. И., Васина В. А., Измайлов И. Х.

Изучение спектра атома водорода: Методические указания к лабораторной работе №406 по дисциплине «Физика». Под ред. проф. Курушина А.Д. – М.: МИИТ, 2006. – 6 с.

 

 

Методические указания к лабораторной работе № 407 «Изучение спектра атома водорода» предназначены для студентов 1 и 2 курсов энергетических, строительных и механических специальностей и соответствуют программе и учебным планам по физике (раздел «Оптика»).

 

Ил. 2, табл. 1.

 

 

Ó Московский государственный

университет путей сообщения

(МИИТ), 2006

 

 

Подписано к печати Заказ № Формат 60х84х21/16

Усл.печ.л. Изд. № 249-06 Тираж 300 экз.

 

 

127994, Москва, ул. Образцова 15. Типография МИИТа

 

Лабораторная работа №406.

 

Изучение спектра атома водорода

 

Цель работы: Исследовать спектр атомарного водорода, вычислить постоянную Ридберга.

 

Содержание работы

 

Квантовомеханический подход к изучению процессов поглощения света атомами позволяет их исследовать и объяснить. Состояние атома в квантовой механике описывается волновой функцией φn, его энергия Еn. В случае простейшего атома – атома водорода, состоящего из протона и электрона, квантовая механика позволяет получить точные решения волнового уравнения Шредингера (1).

, (1)

где m – масса электрона, е – его заряд, Е – полная энергия. Его решения для атома водорода дает набор дискретных уровней энергии. Для связанных состояний (Еn<0):

 

, (2)

где , n =1,2,3,…- главное квантовое число.

С ростом n уровни энергии атома сближаются, в пределе при n дискретный спектр приближается к непрерывному, а квантовая система к классической. Это и есть принцип соответствия Бора, который позволяет выразить постоянную Ридберга через фундаментальные постоянные. Для простоты Бор принял, что в атоме водорода электроны вращаются вокруг протона по окружности радиусом r с циклической частотой ω:

 

, (3)

 

Согласно правилу квантования момента импульса электрона в атоме:

(4)

 

Решение (3), (4) дает выражение для радиусов круговых орбит электронов в атоме водорода:

, (5)

а также выражение (2).

Таким образом, при переходе атома водорода из состояния n2 c энергией Е2 в состояние n1 с энергией Е1 действует правило частот Бора:

, (6)

то есть испускается фотон с частотой ω и длиной волны λ:

 

, (7)

 

, (8)

 

Формула (8) называется формулой Бальмера-Ритца. В этой формуле с увеличением n2 разность между волновыми числами уменьшается, стремясь при n2 к предельному значению (для n1 = 2, ). При этом линии сближаются, и уменьшается их интенсивность. Совокупность спектральных линий, закономерно меняющих свою интенсивность, называют спектральной серией. Предельное волновое число при n2 называется границей серии. Визуально мы можем наблюдать только серию Бальмера: для водорода – n1 = 2, n2 = 3,4,5…(рис.1).

 

Описание установки

 

 

 

Схема установки приведена на рисунке 2.

Установка содержит излучатель 1 и монохроматор 2. Блок излучателя содержит лампу ТВС-15, заполненную водородом, устройство ее питания и юстировочный узел.

Внимание! Необходимо проверить заземление излучателя перед включением. В исходном состоянии излучатель отьюстирован. Вертикальная юстировка осуществляется перемещением держателя в рейтере. Горизонтальная юстировка позволяет перемещать центр области свечения лампы относительно оси излучателя по горизонтали от 0 до 3 мм для лучшего совмещения с выходным окном излучателя.

Монохроматор предназначен для выделения и исследования монохроматического излучения в спектральном диапазоне от 2000 до 8000 ангстрем. Для наблюдения на выходной патрубок надевается окуляр, положение которого регулируется наблюдателем. Сканирование спектра осуществляется вращением ручки 3 рядом с индикатором цифрового счетчика длин волн 4. Первые три цифры счетчика 4 соответствуют длине волн в нм, по барабану с рисками отсчитываются десятые доли нм в том же окне.

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-09-13; просмотров: 47; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Наша роль в природе | 
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты