6.4. Жұмыстың орындалуы

1. Сынап лампасын жағып, УМ-2 монохроматоры саңылауының жарықтануын тексеру.

2. УМ-2 монохроматорының градуирлiк графигiн сынап спектрi бойынша тұрғызу (немесе бар графиктi тексеру): барабанның градустық бөлiктерiн толқын ұзындықтарға сәйкес келтiрiп график тұрғызу немесе бар графиктi тексеру.

3. Мырыш спектрiн бақылау. УМ-2 барабанын шкала басынан бастап аяғына қарай бұрап, спектрдiң әрбiр сызығын окулярдың көру өрiсiндегi көрсеткiшке дәл келтiрiп, бұған сәйкес барабан бөлiгiн жазып алу. Дәл осылай кадмий, сынап спектрiне бақылау жүргізiледi. Бақылау нәтижелерiн кестеге толтыру.

4. Градуирлеу графигiн және 6.3-суретті пайдаланып, барлық бақыланған сызықтардың толқын ұзындықтарын анықтау, бұлардың мәндерiн кестеге толтыру.

5. Мырыш, сынап, кадмий триплеттерi спектрлiк сызықтарының толқын ұзындықтарын анықтау.

6. 6.2-кестенi пайдаланып Hg (n=6), Cd (n=5), Zn (n=4) атомдары үшін n¹S₀, (n+1)³S₁, n³P₀, n³P₁, n³P₂ деңгейлерiнiң орналасу схемасын сызу (толық схема бөлiктерi).

6.2-кесте

Атом	Hg(80)	Cd(48)	Zn(30)
иондану энергиясы, эВ	10,4	9,0	9,4
1P11S0 ауысуы 1. ,нм Е, эВ	253,7 4,9	326,1 3,8	307,6
3S13P0 ауысуы 2. ,нм Е, эВ	404,7 3,1	467,8 2,6	4,0
3S13P1 ауысуы 3. ,нм Е, эВ	435,8 2,8	480,0 2,6
3S13P2 ауысуы 4. ,нм Е, эВ	546,1 2 73 ,3	508,6 2,4

6.5. Бақылау сұрақтары

1. Атомдағы электрон қандай кванттық сандармен сипатталады?

2. Паули принципiн тұжырымдаңыз. Паули принципi қандай бөлшектерге арналған?

3. Атомдағы электрондардың қандай тобын: а) электрондық қабықша, б) электрондық қабат дейдi? Қабат пен қабықшадағы электронның ең көп саны қандай болады?

4. Екi валенттi электроны бар элементтер спектрлерiнде қандай заңдылықтар байқалады?

5. Екi валенттi электроны бар элемент атомының энергия деңгейлерiнiң триплеттiк және синглеттiк түзілiсiнiң физикалық себебi қандай?

7. Спекрлік сызықтардың аса нәзік түзілісін зерттеу. Талий ядро спинін анықтау

7.1. Жұмыстың мақсаты мен мазмұны

Фабри-Перо интерферометрiмен танысу. Таллийдың спектрлiк сызықтырының изотоптық және аса нәзiк түзілiсiн зерттеу. Ядро спинi мен магниттiк моментiн спектроскопиялық анықтау.

7.2. Аппаратура

ИСП-28 спектрографы, Фабри-Перо интерферометрi, сынап, таллий элементтерiнiң ВСБ-2 шамдары, ППБЛ-3 қоректендiру блогы.

7.3. Теориялық кiрiспе

Ажыратқыштық қабілеті аса жоғары құралдар арқылы элемент атомдарының спектрлiк сызықтарын зерттегенде бұлардың нәзiк мультиплеттiк түзілiсiнiң әрбiр құраушысы бiрнеше сызыққа жiктелiп, күрделi құрылым түрінде көрiнетiндiгi ашылған. Мәселен, натрийдың сары дублетiнiң ₁=589,0 нм сызығы 6 құраушыға, ал ₁=589,0 нм сызығы 4 құраушыға жiктелетiндiгi анықталды. Сызықтардың осыған ұқсас жiктелуi көптеген элементтер спектрлерiнде байқалады. Спектрлiк сызықтардың осылай жiктелуiн бұлардың аса нәзiк түзілiсi (АНТ) деп атайды.

Спектрлiк сызықтардың аса нәзiк түзілiсiнiң пайда болуына деңгейлердiң изотоптық ығысуы да, ядролық спиннiң болуы да себепшi болады. Бiрiншi жағдайда спектрдiң барлық сызықтарында АН құраушыларының саны бiрдей болады және АНТ байқалуы берiлген элементтiң екi немесе одан көп орнықты изотопының болуымен түсіндiрiледi. Өйткенi изотоптар ядролары массаларының бiр-бiрiнен өзгешелiгi атомдардың стационарлық күйлер энергиясын бiршама өзгертедi.

А

74

НТ-тiң екiншi түрінде спектрдiң әр түрлі сызықтарының АН құраушы саны әр түрлі болады. Бұл изотоптық ығысуымен түсіндiрiлмейдi, АНТ-тiң осы түрі тiптi бiр-ақ изотоптан тұратын элемент спектрiнде де байқалады. АНТ-тiң осы түрін ядролық спиннiң және онымен байланысқан ядролық магниттiк моменттiң болуын ескерiп қана түсіндiруге болады.

Атом ядросының, электрон немесе кез-келген элементар бөлшек сияқты, меншiктi импульс моментi-спинi болады, ол мынаған тең

, (7.1)

мұндағы I-ядроның спиндiк кванттық саны. Атомдар ядроларының спиндерi бұлардағы протон мен нейтрон санына байланысты, бүтін (нөл де), немесе бүтіннiң жартысына тең бола алады. Ядро спинi L_I механикалық моменттердiң квантталуының жалпы ережесi бойынша квантталады. Егер ядроның А массалық саны жұп болса, онда спиндiк I кванттық сан-бүтін, ал А-тақ болғанда I-саны-бүтіннiң жартысына тең мән қабылдайды. Жұп-жұп ядролар деп аталатын протондар саны да, нейтрондар саны да, жұп болатын ядролардың үлкен тобының спинi нөл және магниттiк моментi де нөл болады. Жұп-жұп изотоптардың спектрлiк сызықтарының аса нәзiк түзілiсi болмайды. Қалған изотоптардың механикалық және магниттiк моменттерi нөлден өзгеше болады.

Электрондардың атомда туғызатын магниттiк моментiне ұқсас, ядроның магниттiк моментiн мына түрде өрнектеуге болады

(7.2)

мұндағы m_p -протон массасы, g_I -ядролық қабықшалардың құрылымын ескеретiн ядроның g -факторы деп аталатын шама (шама ретi бойынша бiрге тең). Ядролық моменттердiң өлшем бiрлiгi-ядролық магнетон:

(7.3)

_я ядролық магнетон _Б Бор магнетонынан m_p/m=1836 есе кiшi. Атомда электрондардың магниттiк моменттерiмен салыстырғанда ядролардың магниттiк моменттерiнiң кiшi шама болуы (1836 есе) спектрлiк сызықтардың аса нәзiк түзілiсiнiң мультиплеттiк жiктелу шамасының 10^-3 мөлшерiн құрайтындай кiшi болатындығын түсіндiредi.

1

75

928 ж. Паули спектрлiк сызықтардың АНТ-i, демек энергетикалық деңгейлердiң АН жiктелуi, ядроның магниттiк моментiмен электрондардың магниттiк моментiнiң (бұлардың жасайтын магнит өрiсiнiң) әсерлесуiмен байланысты болуға тиiс деген жорамал ұсынды. Спектрлiк сызықтардың АНТ-н зерттеу осы жорамалдың дұрыстығын көрсеттi және ядроның магниттiк моментiн анықтауға мүмкіндiк бердi.

Сонымен, атомдық ядроның _I магниттiк моментi атомның электрондық қабықшасы жасайтын магнит өрiсiмен әсерлеседi, соның нәтижесiнде атом Е_I қосымша магниттiк әсерлесу энергияға ие болады.