Измерение и обработка результатов

В стеклянной газоразрядной трубке, наполненной водородом, с помощью пускового устройства (блока питания) зажигают тлеющий разряд. Электроны и ионы газоразрядной плазмы, сталкиваясь с атомами водорода, переводят их в возбужденное состояние, последние, возвращаясь в стационарное состояние, излучают световые кванты. Но поскольку водород – это газ, большинство молекул которого являются двухатомными, то на изучаемый нами линейчатый спектр атомарного водорода накладывается полосатый спектр излучения водорода молекулярного, чем и объясняется наличие множества слабых оранжево-желтых и темно-зеленых полос между линиями Н_α и Н_β .

Наблюдение спектра излучения водорода осуществляется с помощью монохроматора.

1. Включают пусковое устройство и, глядя в окуляр монохроматора, вращением барабана добиваются хорошей видимости красной линии Н_α (см.инструкцию на установке). Определяют положение красной линии, ведя отсчет в углах поворота барабана монохроматора. Аналогично определяют положение остальных линий серии Бальмера.

2. Пользуясь градуировочной кривой, находят длины волн излучения, соответствующие линиям Н_α, Н_β, Н_γ, Н_δ, и заносят их в таблицу.

3. Рассчитывают частоту излучения α, β, γ, δ квантов по формуле (3.10.12).

4. По известным для каждой линии главным квантовым числам и подсчитанной частоте кванта по формуле (3.10.11) определяют опытное значение постоянной Ридберга.

5. По формуле (3.10.10) вычисляют теоретическое значение постоянной Ридберга.

6. Определяют ошибку опытного значения по отношению к теоретическому по формуле:

(3.10.13)

Все вычисления вести в системе СИ, используя следующие значения физических постоянных:

с = 3·108 м/с; ε₀ = 8,85·10^-12 Ф/м; m = 9,1·10^-31 кг;

h = 6,63·10^-34 Дж·с; е = 1,6·10^-19 Кл.

Опытные и расчетные данные сводят в таблицу:

Цвет и индекс спектральной линии водорода	Длина волны		Частота квантов	Квантовые числа		Постоянная Ридберга		Относит. ошибка, %
	А	м		n1	n2	из опыта	по формуле
ярко-красная				2	3
зелено-голубая				2	4
фиолетовая				2	5
слабо-фиолетовая				2	6
среднее значение

Контрольные вопросы

1. Какой должен быть спектр излучения атома водорода по модели Резерфорда?

2. Как формулируются постулаты Бора?

3. Как рассчитать полную энергию электрона в атоме?

4. Что такое основное (нормальное) и возбужденное состояние электрона в атоме?

5. Что такое спектр излучения, серия излучения, линия излучения?

6. Какие бывают спектры излучения и поглощения?

7. В чем состоят недостатки боровской теории атома?

8. Докажите, что линию α в серии Лаймана невозможно наблюдать визуально.