Контрольні запитання

1. В чому полягає фізичний зміст абсолютного показника заломлення?

2. Яка швидкість є найбільшою швидкістю, що відома в природі і чому вона приблизно дорівнює?

3. Що таке дисперсія світла?

4. Які спектри називаються спектрами випромінювання та поглинання?

5. В чому полягає спектральний аналіз речовини і на якому явищі він заснований?

Література

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. – т. 4. – М.: Наука, 1980.- с. 38 – 39.

2. Савельєв І.В. “Курс загальної фізики”, т.2.М.,1980.- с. 452 – 454.

7 Лабораторна робота № 67. Дослідження спектру атому водню

Мета роботи - Дослідити видиму частину спектру атому водню. Визначити сталу Ридберга.

Прилади і обладнання: Монохроматор УМ-2, воднева лампа, джерело живлення ЕПС-2.

7.1 Теоретична частина

Сукупність частот (довжин хвиль), що випромінюється даною речовиною називається спектром її випромінювання, який являє собою важливу характеристику речовини. Спектр випромінювання містить в собі цінну інформацію про будову і властивості атомів і молекул речовини. Ізольовані атоми даного хімічного елементу (газ) випромінюють цілком визначену, притаманну тільки даному елементу сукупність спектральних ліній. Було знайдено, що лінії в спектрах атомів розташовані не хаотично, а об’єднуються в певні групи – серії. Найбільш простий спектр має найпростішій атом - атом водню, який складається з одного протона і одного електрона. Тільки для водню відома аналітична формула, за якою розраховуються довжини хвиль спектральних лінії, що їм випромінюються. Довжина хвилі спектральних ліній атому водню визначається за формулою Бальмера-Рітца

, (7.1)

де – довжина хвилі спектральної лінії; - стала Ридберга; – номер енергетичного рівня атома, на який здійснюється перехід електрона після випромінювання; – номер енергетичного рівня атома, з якого здійснюється перехід електрона після випромінювання.

Кожній спектральній серії спектра атома водню відповідає своє визначене значення . Величина приймає послідовний ряд цілих чисел в інтервалі .

У видимій частині спектру знаходиться одна серія спектральних ліній випромінювання атома водню, яка називається серією Бальмера ( ). Для серії Бальмера формула (8.1) перетворюється на вигляд:

. (7.2)

У даній роботі вивчаються чотири перші лінії серії Бальмера. Ці лінії мають такі позначення:

Н – червона лінія (n₂ = 3)

Н – синьо-блакитна (n₂ = 4)

Н – блакитна (n₂ = 5)

Н – фіолетова (n₂ = 6)

7.2 Експериментальна частина

Спостереження спектральних ліній та вимірювання їх положення виконується за допомогою монохроматора УМ-2. Спрощена принципова схема монохроматора представлена на рис. 7.1.

Рисунок 7.1

Світло від джерела 1 проходить через конденсор 2 і освітлює щілину 3, яка розташована в фокальній площині коліматора 4. з об’єктиву паралельний пучок променів направляється на дисперсійну систему 5.

Якщо джерело випромінює немонохроматичне світло, то внаслідок того, що хвилі різної довжини по різному заломлюються в призмах (внаслідок дисперсії), світло розкладається в спектр на монохроматичні складові і з системи призм вийдуть паралельні пучки променів, які відповідають хвилям визначеної довжини. Ці паралельні пучки променів зберуться у фокальній площині 7 об’єктива 6 зорової труби у вигляді кольорових смуг, що відповідають автономному лінійчатому спектру газу лампи. Спектр спостерігається оком через окуляр.

Монохроматор закріплений на рейці, де також розташоване джерело світла 1 (газорозрядна трубка). Об’єктив коліматора, система дисперсійних призм, а також об’єктив зорової труби знаходиться всередині корпусу приладу. Вхідна щілина регулюється по ширині мікрометричним гвинтом. Відліковим пристроєм монохроматора є барабан, який з’єднаний з системою дисперсійних призм.