3.4. Тәжiрибе жасауға арналған қондырғы

Бұл жұмыста сутегi атомының шығару спектрiндегi сызықтары көрiнетiн аймақта жататын Бальмер сериясы зерттеледi. Бальмер сериясында m=2, ал n кванттық саны бiрiншi үш сызық үшін 3, 4, 5 мәндерiн қабылдайды. Бұл сызықтар тиiсiнше H_, H_ , H_ арқылы белгiленедi.

Сутегi атомдарының жарық шығаруы газразрядты сутегi түтікшесiнде, бұл арқылы жеке қоректендiру блоктан алынатын электр тогын өткiзгенде iске асырылады. Спектрдi көзбен қарап, бақылау және спектрлiк сызықтардың толқын ұзындықтарын өлшеу үшін УМ-2 монохроматор-спектрометрi қолданылады.

3.3-Сурет

Қ

41

ондырғының оптикалық схемасында (3.3-сурет)-зерттелетiн жарық көзi (1) УМ-2 монохроматорының рельсiне орналастырылады. Жарық көзiнен шыққан жарық монохроматордың кiрер саңылауына (3) конденсорлық линза (2) жәрдемiмен жиналады. Жарықты қажеттi орынға жинақтау конденсорлық линзаны (3) рельс бойымен қозғау, және де оны тiк және бүйірге ығыстыру арқылы iске асырылады. Камералық объективтiң (8) фокаль жазықтығындағы спектр (кiрер саңылаудың монохромат кескiндерi) окуляр (11) арқылы бақыланады. 9 барабан көмегiмен дисперсиялаушы призманы бұрып, керектi спектрлiк сызықты окулярдың көру өрiсiндегi көрсеткiшпен (10) дәл сәйкестендiрiледi. Спектрлiк сызықтықтың толқын ұзындығы 9 барабандағы градустық өлшемдер бойынша УМ-2 монохроматорының градуирлеу графигi көмегiмен анықталады. Кiрер саңылаудың (3) енi 4 маховикпен реттеледi.

Сутегi спектрiн өлшеу алдында УМ-2 монохроматорының 9 барабанын градуирлеп алу керек (барабанның градустық бөлiктерiн толқын ұзындыққа сәйкестендiретiн график тұрғызу -). Ол үшін рельске сынап лампасын орналастырып оны жағады, конденсор көмегiмен кiрер саңылаудың бiркелкi жарықтануына қол жеткiзедi. Сынап спектрiндегi жасыл сызықты (=546,1нм) немесе сары сызықты (₁=577,0нм; ₂=579,0нм) бақылайды. Осы сызықтар бойынша алдымен 11 окулярды фокустайды, онан кейiн саңылауды кiшiрейтiп 5 объективтi фокустайды. Окулярдың фокустануы 10 көрсеткiш айқын көрiнгенше оправаны бұрау арқылы жүргізiледi. 5 объективтiң фокустануы спектрлiк сызық көрсеткiшпен бiрге айқын көрiнгенше 6 маховикпен жүргізiледi. Бұдан кейiн сынап спектрiнiң қызыл шетiнен бастап әрбiр сызыққа 10 көрсеткiштi дәл келтiрiп, әрбiр сызыққа сәйкес келетiн 9 барабанның градустық  бөлiгiн жазып алады. Осы өлшеулер нәтижесiнде () тәуелдiлiгi-УМ-2 монохроматорының градуирлеу графигi алынады. Осы график сутегi спектрлiк сызықтарының толқын ұзындықтарын өлшеу үшін пайдаланылады. Сутегi спектрiндегi қажеттi сызықтарды iздестiрудi H_ -қызыл сызықтан бастау керек. H_ сызығы-көгiлдiр-жасыл, H_ -күлгін-көкшiл түсті. Бальмер сериясының аталған сызықтарының әрқайсысы үшін 9 барабандағы  мәндерi анықталады да () градуирлеу графигi бойынша  толқын ұзындық анықталады.

5. Жұмыстың орындалу ретi

1. УМ монохроматорының градуирлiк графигiн сынап спектрi бойынша тұрғызу.

2. С

   42

   утегi спектрiн бақылау. Бальмер сериясының үш сызығының толқын ұзындығын өлшеу. Байқалған спектрдi суретке салып, сызықтардың толқын ұзындықтары мен түстерiн көрсетiңiз.

3. Бальмер сериясының әрбiр сызығы үшін, (3.2) формуласы бойынша R Ридберг тұрақтысы мәнiн есептеу. Оның <R> орташа мәнiн анықтау. Мына формуланы пайдаланып

<R> орташаның _<R> cтандарттық қателiгiн бағалау.

4. Ридберг тұрақтысының <R> орташа мәнiн оның (3.15) және (3.16) формулалары бойынша есептелiнген теориялық мәнiмен салыстыру.

5. <R> мәнi бойынша n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 үшін сутегi атомының стационарлық күйлерiнiң Е_n энергия мәндерiн, және де иондану энергиясын E_i (электронвольтта) есептеу.

6. 1 эВ/см масштабында сутегi атомының энергия деңгейлерiнiң диаграммасын салу.

7. Лайман, Бальмер, Пашен серияларының шекаралық толқын ұзындықтарын, және де бұларға сәйкес фотондар энергиясын (эВ) анықтау.

8. (3.12) формуланы пайдаланып, негiзгi күйдегi және n=700 күйдегi сутегi атомының диаметрiн есептеу.

9. <R> мәнiн және iргелi тұрақтылар мәндерi бойынша (3.16) формуланы пайдаланып, m_e электрон массасын есептеу.

6. Бақылау сұрақтары

1. Атомдық спектрлерде қандай заңдылықтар байқалады?

2. Атомның шығару мен жұтылу спектрлерi қандай жағдайларда пайда болады?

3. Бiр газдың шығару спектрi мен жұтылу спектрiнде байқалатын сызық саны бiрдей бола ма? Болмаса, нелiктен болмайды?

4. Атомның энергия деңгейлерi диаграммасын тұрғызу принциптерiн түсіндiрiп берiңiз.

5. Атомды қоздыру және иондау процестерiнiң мәнiсiн баяндап берiңiз.

6. Бальмер формуласы мен Бордың жиiлiктер шарты арасындағы байланыс.

7. Сутегi атомының энергия деңгейлерi мен спектрi.

8. Ридберг тұрақтысының физикалық мағынасын түсіндiрiңiз.

9. Атомның Резерфорд ұсынған моделi мен Бор теориясында ұсынылған моделi арасындағы айырмашылықтар.

10. Нелiктен Резерфордтың атом моделi классикалық физика түсінiктерiмен үйлеспейдi?

11. Бор ұсынған атом теориясының қайшылықтары мен кемшiлiктерi.

43