ГОТОВАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20. ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20.

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА

Цель работы: изучить теорию атома Томсона, Резерфорда и Бора, определить постоянную Ридберга.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Рис. 2. Схема экспериментальной установки. 1, 3 – щель, 2 – собирающая линза, 4 – призма, 5 – окуляр.

Излучение водорода генерируется в газоразрядной лампе ТВС-15, подключенной к источнику высокого напряжения – катушке Румкорфа (рис. 2). Для питания катушки служит понижающий трансформатор, на обмотку которого, в свою очередь, подается пульсирующее напряжение. Пройдя через систему щелей 1 и 3 и собирающую линзу 2, луч света попадает в универсальный монохроматор УМ-2, где с помощью призмы 4 разлагается в спектр. Угол поворота призмы устанавливается с помощью барабана, который проградуирован по длинам волн. Наблюдение спектральных линий водорода производится через окуляр 5. Градуировочный график монохроматора находится на лабораторном столе.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ЗАДАНИЯ

ВНИМАНИЕ. ПРИ РАБОТЕ НЕ ПРИКАСАТЬСЯ К ИСТОЧНИКУ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ. СМЕЩАТЬ ШТАТИВЫ И ВРАЩАТЬ РАЗЛИЧНЫЕ ДЕТАЛИ МОНОХРОМАТОРА НЕ РАЗРЕШАЕТСЯ.

1. Вращая барабан по часовой стрелке до упора, установить бегунок в положение, соответствующее минимальному значению по шкале барабана.

2. Включить установку в сеть и нажать на пусковую кнопку. При этом лампа должна светиться розовым светом.

3. Вращая барабан, совместить красную линию спектра с флажком, видимым в окуляр монохроматора. Снять показания со шкалы барабана.

4. Повторить предыдущий пункт для сине-голубой и фиолетовой линий.

5. По градуировочному графику монохроматора (см. ниже) определить длины волн красного, сине-голубого и фиолетового света в спектре атома водорода. Полученные данные занести в таблицу.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Сформулировать постулаты Бора.

2. Что называется главным квантовым числом? Записать зависимость радиуса орбиты и полной энергии электрона в атоме водорода от n.

3. Что называется серией линий, и как они возникают? Назовите серии спектральных линий для атома водорода.

4. Почему для экспериментального наблюдения выбрана серия Бальмера?

1. Первый боровский радиус равен . Электрон в атоме водорода перешел из основного состояния в возбужденное с n=3. Радиус его боровской орбиты равен …

2. Энергия электрона в атоме водорода в основном состоянии равна -13,6 эВ. Энергия электрона в возбужденном состоянии с n=2 равна …

3. Электрон выбивается из атома водорода, находящегося в основном состоянии, фотоном с энергией 16,5 эВ. Определить скорость электрона за пределами атома. Энергия электрона в основном состоянии равна -13,6 эВ.

4. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома водорода. Поглощение фотона с наибольшей длиной волны происходит при переходе, обозначенном стрелкой под номером …