8.3. Градуировка шкалы барабана монохроматора
8.3.1. Задание
Монохроматор необходимо проградуировать, т. е. выразить деления шкалы барабана в длинах волн. В качестве источника света применяется ртутная лампа. Значение длины волн наиболее ярких спектральных линий ртути с визуальной оценкой их относительной яркости приводятся на рис. 11.
Фиолетовый Синий Зеленый Желтый Оранжевый Красный
405 436 546 577 579 623 691 , нм
Рис. 11. Спектральные линии ртути
8.3.2. Порядок выполнения работы
1) Убрать водородную трубку с оптической скамьи, на которой остаются ртутная лампа и линза. Всякое перемещение ртутной лампы во включенном и в выключенном состоянии запрещается. Ртутная лампа излучает волны в ультрафиолетовой области, поэтому снимать с нее защитный кожух и защитное стекло запрещается.
2) Включить ртутную лампу. Для этого тумблеры «Сеть» и «Лампа ДРШ» на пульте управления необходимо последовательно перевести в положение «Вкл» и нажимать примерно в течение 8 с на кнопку «Пуск». Если лампа незажглась, то приблизительно через 3 мин следует вновь нажать на непродолжительное время (8 с) кнопку «Пуск».
3) Если лампа зажглась, то проверяют и по возможности юстируют установку с помощью линзы и листа бумаги, чтобы входная щель была ярко и равномерно освещена.
Таблица12
Результаты измерений по спектральным линиям ртути
|
Номер опыта |
Цвет спектральной линии |
Отсчет по барабану, град |
Длина волны, нм | ||
|
прямой |
обратный |
среднее значение | |||
|
1 2 |
|
|
|
|
|
4) Наблюдая в окуляр монохроматора спектр ртутной лампы, сопоставить его со стандартным, представленным на рис. 11. (При нечеткой видимости попросить преподавателя произвести дополнительную настройку монохроматора.)
5) Произвести отсчеты по шкале барабана, последовательно совмещая с острием указателя спектральные линии ртути от красной до фиолетовой. Затем измерения произвести в обратном порядке. Результаты измерений записать в табл. 12 и вычислить средний отсчет по шкале барабана для каждой спектральной линии.
6) Выключить ртутную лампу.
По данным табл. 12 построить градуировочный график, откладывая по оси ординат значения длины волн в пределах от 400 до 700 нм, а по оси абсцисс – деления шкалы барабана в градусах. При построении графика рекомендуется принять масштабы: по оси абсцисс – 1 см – 100º; по оси ординат – 1 см – 10 нм.
8.4. Определение постоянной Ридберга
8.4.1. Задание
По формуле (22) определить постоянную Ридберга R.
8.4.2. Порядок выполнения задания
1) Установить перед ртутной лампой газоразрядную водородную трубку и включить источник питания. Проверить освещение входной щели монохроматора. На входной щели должна быть светлая красно-фиолетовая полоса. Более точную настройку можно произвести, слегка перемещая водородную трубку на подставке и одновременно наблюдая за яркостью спектральных линий в окуляр монохроматора.
2) Выполнить аналогичные действия, описанные в п. 1, снять отсчеты по барабану для четырех спектральных линий водорода – H, H,H,H. Следует отметить, что в исследуемом спектре наряду с линиями атомного спектра наб-людается спектр молекулярного водорода, поэтому поиск нужных линий следует начинать с наиболее интенсивной красной линии H. Вторая линия H– зелено-голубая. В промежутке между H и H располагаются несколько слабых красно-желтых и зеленых молекулярных полос. Третья линияH – фиолетово-синяя. Перед этой линией располагаются слабые молекулярные полосы синего цвета. Четвертая линияH– фиолетовая.
3) По градуировочной кривой определить длину волн линий H, H, H, H и для каждой линии вычислить постоянную Ридберга по формуле (22) (ndn = 2; красная линия – nup = 3; зелено-голубая – nup = 4; синяя – nup = 5; фиолетовая – nup = 6).
4) Результаты измерений и вычислений записать в табл. 13. Вычислить среднее значение постоянной Ридберга и абсолютную случайную и относительную погрешности (как при прямых измерениях).
Таблица13
Результаты измерений по спектральным линиям водорода
|
Номер опыта |
Цвет спектральной линии |
Отсчет по барабану, град |
Длина волны по графику, нм |
Постоянная Ридберга Ri, м-1 | ||
|
прямой |
обратный |
среднее значение | ||||
|
1 2 … n |
|
|
|
|
|
|