11.2 Описание установки

Для исследования спектра испускания водорода применяется гониометр типа Федорова. Этот гониометр представляет собой двухтрубный спектроскоп, принципиальная схема которого приведена на рисунке 11.3.

Рисунок 11.3. Принципиальная схема гониометра:

S – источник света; 1 – коллиматор; 2 – призма трехгранная; 3 – зрительная труба.

Коллиматор – это труба со щелью на одном конце, ширину которой можно менять регулировочным винтом. На другом конце коллиматора расположена ахроматическая собирающая линза. Коллиматор создает параллельный пучок лучей, падающих на призму. Зрительная труба имеет объектив и окуляр, при помощи которого рассматривается спектр исследуемого вещества. Призма обладает относительно большой дисперсией, поэтому весь спектр одновременно в поле зрения не виден. Для определения длин волн, излучаемых исследуемым веществом, необходимо знать дисперсионную кривую прибора, т.е. графическую зависимость углового расположения спектральных линий в поле зрения окуляра от длины волны. Строится дисперсионная кривая при помощи линейчатых спектров элементов, длины волн которых известны (например, ртуть, гелий). По дисперсионной кривой можно определить длины волн всех спектральных линий водорода.

11.3 Приборы и материалы: монохроматор, ртутная лампа, водородная трубка.

11.4 Порядок выполнения работы

1. Градуировка шкалы спектрометра.

   1. Расположить гониометр перед окном ртутной лампы.

   2. Включить вентилятор.

   3. Включить ртутную лампу.

   4. Добиться наибольшей четкости линий спектра ртути, уменьшая размер входной щели коллиматора.

   5. Записать деления шкалы гониометра α, соответствующие наиболее ярким линиям спектра ртути. (таблица 11.1)

   6. На миллиметровой бумаге построить градуировочную кривую прибора по табличным данным.

Таблица 11.1

λ, нм
α, град

2. Определение длин волн серии Бальмера и постоянной Ридберга.

   1. Переставить гониометр к водородной трубке.

   2. Включить водородную трубку.

   3. Не изменяя положения зрительной трубы и коллиматора относительно призмы, добиться наблюдения линий серии Бальмера.

   4. Записать показания шкалы гониометра, соответствующие видимым линиям спектра водорода. (табл.11.2)

Таблица 11.2

Линия	Красная	Зелено-голубая	Синяя	Фиолетовая
n	3	4	5	6
α, град
λ, нм
R, м-1

5. Определить длины волн спектральных линий водорода, пользуясь градуировочной кривой.

6. Произвести расчет постоянной Ридберга, используя формулу:

7. Найти среднее значение постоянной Ридберга.

8. Сравнить полученное значение с теоретическим.

9. Оценить погрешность результата.