3. Расчеты
а) Вычисление постоянной Ридберга
Все наблюдаемые линии принадлежат серии Бальмера. Пользуясь найденными Вами экспериментально значениями длин волн этой серии, определите сначала их частоты по формуле , а затем, по формуле (4), постоянную Ридберга для каждой линии. Найдите среднее значение постоянной Ридберга и сравните с теоретическим значением.
Форма 2.
Спектральная линия |
Длина волны, ,нм |
Циклическая частота, ,с-1 |
Постоянная Ридберга, ,с-1 |
|
|
|
|
Среднее значение постоянной Ридберга: с-1.
б) Вычисление энергии ионизации атома водорода
Используя экспериментально найденное значение постоянной Ридберга, вычислите энергию ионизации атома водорода в различных состояниях (при ,,,),
, () выразив ее в электрон-вольтах.
эВ.
в) Вычисление погрешностей
Погрешность при определении длины волны для каждой спектральной линии связана с погрешностью монохроматора, т.о.
,
где нм − погрешность показаний счетчика длин волн монохроматора.
Погрешность при вычислении постоянной Ридберга можно рассчитать по формуле:
.
Для записи конечного результата необходимо выбрать ту спектральную линию, для котороймаксимальна.
Самостоятельно оцените погрешности экспериментально вычисленных энергий ионизации атома водорода.
Запись конечного результата осуществите в виде:
(для каждой спектральной линии),
,
.
Сравните экспериментальные и теоретические результаты.
Вопросы для защиты работы
Что такое спектр? Виды спектров.
Что такое энергетический спектр атома?
Сформулируйте постулаты Бора. Почему теория Бора получила название “полуклассической” (“полуквантовой”)?
В чем состоит условие квантования электронных орбит?
Определите энергетические уровни для атома водорода (в эВ). Что представляют собой водородоподобные атомы?
Что такое главное квантовое число и что оно определяет?
Назовите физический смысл волновой функции (-функции).
Что такое спектральная серия линий?
Что называется энергией ионизации?
Что такое фотон? Как определяется энергия фотона?
Что такое электрон-вольт? Соотношение между джоулем и электрон-вольтом.
Водород в обычном состоянии находится в молекулярном состоянии. Почему мы говорим тогда о спектре атомов, а не молекул водорода?
Литература
Савельев И.В.Курс общей физики. Т. З, М: Наука, 1982.
Физический энциклопедический словарь. М. :Сов. энц., 1983.
Шпольский Э.З.Атомная физика. Т. 1, Т. 2, М.: Наука, 1974.