Контрольные вопросы

1. Что доказал опыт Франка и Герца?

2. Почему столкновения атомов газа с электронами при малых значениях ускоряющего напряжения, приложенного между катодом и сеткой, носят упругий характер?

3. Почему столкновения атомов газа с электронами, начиная с определённого значения ускоряющего напряжения, начинают носить неупругий характер?

4. Почему зависимость силы тока коллектора (анода) от напряжения, приложенного между катодом и сеткой, имеет участки плавного роста и резкого спада?

5. Как, зная потенциал возбуждения атома, определить энергию, которая необходима для перевода атома из основного в первое возбужденное энергетическое состояние?

6. Как определить длину электромагнитной волны, которую излучает атом газа при переходе из первого возбуждённого в основное энергетическое состояние?

7. Докажите, что именно при неупругом ударе электрон может передать атому газа наибольшую часть своей кинетической энергии. Какая часть кинетической энергии при этом останется у электрона? (Для простоты рассмотрите столкновение ускоренного полем электрона с неподвижным атомом).

8. Почему не учитываются столкновения нейтральных атомов газа с имеющимися в тиратроне ионами, которые ускоряются тем же полем до тех же кинетических энергий, что и электроны?

2. Лабораторная работа 3.17 изучение спектра атома водорода

Цель работы: Изучение спектра атома водорода, определение постоянной Ридберга и потенциала ионизации атома водорода.

Приборы и принадлежности: призменный монохроматор УМ-2, водородная лампа с источником питания, ртутная лампа с источником питания,.

Методика измерений.

Перед началом работы необходимо изучить теорию спектра атома водорода, ознакомиться с описанием монохроматора УМ-2 и инструкцией по его эксплуатации (Приложение 3).

Задание 1.

Градуировка монохроматора ум-2.

Прежде чем приступить к изучению спектров различных источников и измерению длин волны его спектра излучения, монохроматор нужно проградуировать, т.е. определить длины волн, соответствующие делениям шкалы барабана. Для этого используется источник с известным спектром. В работе для градуировки монохроматора применяется спектр атомов ртути.

Внимание! Все операции включения и юстировки монохроматора выполняет лаборант или преподаватель.

1. На рельсе вблизи входной щели УМ-2 установите кожух с ртутной лампой и подключите её к блоку питания. Включите блок в сеть 220 В, тумблер блока “сеть” переведите в положение “Вкл” и нажмите кнопку “Пуск”. Лампа иногда загорается и без нажатия кнопки. Для достижения максимальной яркости ртутной лампы потребуется некоторое время (3-5 мин).

2. Установите ширину входной щели 0,10 мм и откройте затвор коллиматора (9 на рис.10. в Приложение 3). Наблюдая через окуляр за спектром, выведите в поле зрения наиболее яркую жёлтую двойную линию (дублет) 577 нм и 579 нм. Установите передвижной указатель барабана в положение ≈ 1980º. Если изображение иглы указателя размыто, необходимо вращением кольца окуляра добиться его максимальной резкости. На отъюстированном приборе линии спектра при этом также будут резкими. Если же линии размыты, то с помощью преподавателя или лаборанта необходимо маховичком 2 (рис.10) сфокусировать спектр.

3. Вращением барабана в одну сторону последовательно устанавливайте точно против иглы-указателя все линии ртутного спектра, записывайте каждый раз длину волны, пользуясь таблицей 1, и соответствующие ей деления барабана. Удобно начинать отсчет с фиолетовой линии 404,7 нм. Измерения каждой линии необходимо провести 3 раза и усреднить полученные значения.

4. Данные, включающую в себя длины волн ртутного спектра, соответствующие им цвета, а также измеренные и усредненные значения делений барабана для длин волн каждой линии занести в таблицу 2.

5. По данным таблицы 2 построить градуировочный график зависимости длины волны (в нм) от соответствующих средних значений делений барабана .

Таблица 1

Длины волн ярких спектральных линий некоторых элементов

Ртуть		Гелий		Неон
Окраска линии	нм	Окраска линии	нм	Окраска линии	нм
Красная	623,4	Темно-красная	706,5	Ярко-красная	640,2
Красно-оранжевая	612,3	Ярко-красная	657,8	Красно-оранжевая	614,3
Желтая	579,1	Оранжевая	587,6	Оранжевая	594,5
Желтая	577,0	Зеленая	501,6	Желтая	585,2
Зеленая	546,1	Зеленая	492,2	Зеленая	540,0
Сине-зеленая	491,6	Синяя	471,3	Зеленая	533,0
Фиолетовая	435,8	Фиолетовая	447,1	Зеленая	503,1
Фиолетовая	434,7	Фиолетовая	402,6	Сине-зеленая	484,9
Фиолетовая	433,9	Фиолетовая	388,9
Фиолетовая	410,8
Фиолетовая	407,7
Фиолетовая	404,7

Таблица 2

Цвет линии	, мкм.	, град.	, град.	, град.	, град.
Фиолетовая

Задание 2.