Методика проведения измерений и описание экспериментальной установки

Сущность данной работы состоит в том, чтобы изучить сериальные закономерности по измеренным длинам волн, вычислить постоянную Ридберга.

Линейчатый спектр водорода изучается при помощи универсального монохроматора. Внешний вид монохроматора изображен на рисунке 27.2. Здесь: 1 – окуляр, 2 – объектив, 3 – барабан монохроматора, 4 – рельс для ориентировки осветительной системы и установки приспособлений и принадлежностей.

Источником света является стеклянная трубка с капилляром посередине, наполненная очищенным водородом при давлении около 1 мм.рт.ст. Водород – газ, большинство атомов которого объединено попарно в двухатомные молекулы. Так как сериальные закономерности касаются спектра одноатомного водорода, то наблюдение этого спектра в обычных условиях затруднено тем, что на линейчатый спектр атомного водорода накладывается полосатый спектр молекулярного водорода, т.е. происходит одновременное излучение обоих спектров. Но так как характер их различен, то можно наблюдать интересующие нас линии серии Бальмера.

Первая головная линия серии Бальмера Н_ – ярко-красная линия, вторая Н_ – зелено-голубая. В промежутке между этими линиями имеется ряд красно-желных и темно-зеленых молекулярных полос: их во внимание не брать. Третья линия Н_ – синяя, ей предшествуют две слабые размазанные фиолетовые молекулярные полосы. Четвертая линия Н_ – слабо фиолетовая.

Порядок выполнения работы

1. Получив разрешение преподавателя, включить прибор в сеть.

2. Выключатели «сеть» и «ртутная лампа» последовательно поставить в положение «вкл».

3. Нажать пусковую кнопку. При этом с помощью высоковольтного преобразователя напряжения в трубке получают газовый разряд.

4. Отцентрировать источник света (ртутную лампу) на рельсе вначале без линзы, а затем установить линзу между монохроматором и ртутной лампой.

5. Наблюдая спектр паров ртути в поле зрения окуляра, поочередно подводить к указателю окуляра указанные в таблице линии спектра и записывать показания барабана.

Таблица –Линии видимой части спектра ртутной лампы

Окраска линии	Длина волны, Ǻ	Показания барабана
Красная Желтая Зеленая Голубая Синяя Фиолетовая	6307 5780 5461 4916 4358 4046

6. Выключатель «ртутная лампа» поставить в положение «выкл».

7. Для водородной лампы заготовить таблицу, аналогичную таблице.

8. Установить трубку с водородом на рельсе перед входной щелью монохроматора.

9. Выключатель «водородная лампа» поставить в положение «вкл».

10. Наблюдая спектр водорода в окуляре, определить деления барабана, соответствующие линиям Н_,Н_,Н_,Н_ серии Бальмера.

Обработка результатов измерений

1. По данным таблицы построить график, откладывая длины волн по оси ординат, а показания барабана по оси абсцисс, т.е. произвести градуировку универсального монохроматора.

2. По построенному графику для каждой из линий (Н_,Н_,Н_,Н_) найти соответствующие длины волн, используя значения показаний барабана из таблицы. Длины волн занести в таблицу.

3. Для каждого значения вычислить постоянную Ридберга по формуле , здесьnпринимает целочисленные значения от 3 и выше.

4. Рассчитать среднее значение постоянной Ридберга.

5. Вычислить ошибки измерений:

где N– число проведенных расчетов,R_срсреднее значение постоянной Ридберга, полученное в ходе выполнения лабораторной работы.