2. Експериментальна частина

2.1. Вимірювальна установка та методика вимірювання

Вивчення аномального ефекту Зеємана полягає у спостереженні розщеплення спектральних ліній магнітним полем, та визначенні величини розщеплення.

Для цього джерело світла (неонова спектральна трубка) розташовується між полюсами постійного магніту і світло, що отримано від джерела, фокусують на вхідну щілину спектрографа ДФС-8. Розкладений у спектр оптичною системою спектрографа світловий потік потрапляє у фокальну площину спектрографа. Спектрограма реєструється на фотоплівці.

2.2. Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з установкою і зарядити у затемненій кабіні касету фотоплівкою.

2. Увімкнути живлення схеми збудження випромінювання газу у спектральній трубці (виконується під керівництвом викладача).

3.Рівномірно освітити щілину спектрографа за допомогою конденсорної лінзи .

4. Візуально спостерігати спектр атомів неону.

5. Зарядити касету у затемненій кабіні. Вставити заряджену касету у площину реєстрації та сфотографувати спостережуваний спектр без поляроїда і з поляроїдом, у двох положеннях головної площини поляроїда (час експозиції задається викладачем). При кожній експозиції касету з плівкою зміщують на дві поділки по вертикальній шкалі. При цьому висота щілини обмежується по висоті діафрагмою Гартмана.

6. Обробити фотоплівку. Час проявлення 7 хв, час закріплення – 10 хв. Оцінити її придатність до розшифровки спектра, показати викладачеві.

7. Визначити обернену дисперсію спектрографа за формулою

(Å/мм), (3.6)

де λ₁ і λ₂ – довжини хвиль двох довільних спектральних ліній неону, l₁ і l₂ – відповідні цим лініям значення поділок на шкалі мікроскопа.

8. Визначити за допомогою вимірювального мікроскопа ІЗА-2 віддаль (у мм) між компонентами зеєманівського розщеплення з їх числом більше трьох. Вимірювання здійснюються на довжині хвилі 6143 Å, що відповідає переходу (³Р₂ – ¹D₂).

9. Розрахувати величину розщеплення між зеємановськими компонентами у довжинах хвиль (в Å)

10. Розрахувати відповідні множники Ланде (що відповідають термам ³Р₂ і ¹D₂), записати дріб Рунге, побудувати схему Рунге і діаграму розщеплення лінії, що досліджувалася.

11. Розрахувати магнетон Бора за формулою (3.5) (індукція магнітного поля В= 14000 Гс).

12. Обчислити питомий заряд електрона

.

Значення магнетону Бора береться з досліду.

13. Розрахувати роздільну здатність спектрографа .

14. Порівняти одержані дані з табличними; подумати, чим зумовлені похибки експерименту, як їх зменшити.

15. Оформити звіт, навівши у ньому назву, номер і мету роботи, перелік обладнання, реферативно – необхідні відомості з теоретичної частини, схему вимірювальної установки, таблицю з результатами вимірювань, обчислення шуканих величин, оцінку точності запропонованого методу та висновок про значення знайдених експериментально величин, та причину їх відмінності від табличних значень.

3. Контрольні питання

1. У чому полягає суть ефекту Зеємана?

2. Які типи ефекту Зеємана можуть спостерігатися і за яких умов?

3. Який зміст має фактор Ланде? Як він знаходиться?

4. Поясніть причину і характер розщеплення спектральних ліній магнітним полем.

5. Як і для чого будується схема Рунґе?

6. Як будується і що визначає дріб Рунґе?

7. Назвіть можливі області практичного використання ефекту Зеємана.

4. Рекомендована література

[1] c. 322 - 337; [2] с. 334-347.

Лабораторна робота № 4

Вивчення спектрів двоатомних молекул

Мета роботи: Ознайомлення з основами теорії оптичних спектрів молекул, вивчення структури електронного, коливного і обертального спектрів двоатомної молекули і визначення спектроскопічним методом основних параметрів її коливного спектра та енергії дисоціації.

Обладнання та матеріали: спектрограф ДФС-13, трубка з парами йоду, джерело білого світла (кінолампа) і спектра порівняння (ртутна лампа) з блоками живлення, вимірювальний мікроскоп ІЗА-2, фотоплівка, набір хімічних реактивів.

Завдання:

1. Теоретична частина.

Опрацювати та коротко законспектувати основні положення теорії енергетичного і оптичного спектрів молекул.

2. Експериментальна частина.

2.1. Ознайомитись з вимірювальною установкою та методикою вимірювань.

2.2. Експериментально одержати спектрограму випромінювання двоатомної молекули І₂.

2.3. Визначити характер і довжини хвиль коливного спектра молекул йоду у заданій спектральній області.

2.4. Побудувати схему коливних рівнів молекули йоду.

2.5 За результатами вимірювань обчислити основну частоту коливного спектра, постійну ангармонізму і енергію дисоціації молекули .

2.6. Проаналізувати отримані результати та сформулювати висновки.