Ход работы

1. Собрать цепь по схеме:

2. Цепь эталонной лампы пирометра присоединить к аккумулятору.

3. Провести измерение температуры раскаленной спирали при 60, 70 и 80 В, при этом снять показания силы тока по амперметру. Опыт повторить три раза и данные занести в таблицу.

4. По формуле (3) вычислить постоянную σ(S = 0,2 см²; а = 0,65-0,84).

5. Вычислить относительную и абсолютную погрешности при определении σ(косвенное измерение).

6. Результат выдать в виде .

Таблица

№	U, В	I, А	ΔI, А	Т1, К	ΔI, К	Т2, К	σ,	Δσ
1	60
	средние значения
2	70
	средние значения
3	80
	средние значения

Контрольные вопросы

1. Тепловое излучение и его особенности.

2. Сплошной спектр. Почему он не является характеристикой вещества?

3. Основные характеристики теплового излучения.

4. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина и их физический смысл. Проиллюстрировать законы Стефана – Больцмана и Вина на рисунке распределения энергии при разных температурах в широком диапазоне длин волн.

5. Принцип работы пирометра.

Физика атома.

Лабораторная работа № 6

«Исследование линейчатого спектра водорода и определение постоянной Ридберга»

Цель работы: определение длин волн в видимой части спектра атома водорода и вычисление постоянной Ридберга.

Приборы и материалы:спектрометр – монохроматор УМ-2, ртутно-кварцевая лампа, конденсор, разрядная трубка с водородом, блок питания, схема видимости области спектра излучения ртути.

Теоретическое введение

Излучение и поглощение энергии атомами вещества происходит согласно законам квантовой физики. Количество энергии, которое способен излучать или поглощать атом в виде электромагнитных волн, зависит от электронного строения атома.

Набор частот (или длин волн) излучения, которое испускается данным телом, называется спектром испускания (эмиссионным спектром).

Теоретическое раскрытие физической сути линейчатых (атомных) спектров предпринято впервые в 1913г. датским физиком Нильсом Бором. Теория Бора явилась переходным этапом в создании современной теории строения атомов и молекул – квантовой механики. Несмотря на несостоятельность теории Бора, она достаточно хорошо объясняет строение и линейчатый спектродноэлектронной атомной системы. Основываясь на квантовой гипотезе Планка о характере излучения и поглощения электромагнитных волн, Бор выдвигает ряд постулатов, качающихся строения и излучения атома водорода:

1. Электрон в атоме может вращаться только по строго определенным, стационарным орбитам, момент количества движения которых квантован от некоторой величины ħ (- квант действия):

где n = 1, 2, 3,…

2. Электрон, двигаясь по стационарной орбите, не излучает и не поглощает энергии.

3. Излучение и поглощение энергии атомом происходит лишь при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. При этом излучается или поглощается квант энергии:

(1)

где - энергия стационарного состояния (уровня), на который совершается переход;

- главное квантовое число этого уровня;

- энергия стационарного состояния (уровня), с которого совершается переход; главное квантовое число этого уровня - .

Из формулы (1):

(2)

Для атома водорода и водородоподобных ионов энергия стационарного состояния определяется выражением:

(3)

где R – постоянная Ридберга;

Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева;

n – главное квантовое число стационарного состояния, принимающее любое положительное цельночисленное значение (n = 1, 2, 3,…).

Пользуясь выражениями (2) и (3), можно получить формулу для вычисления частоты:

(4)

Так как , то из формулы (4) имеем:

(5)

В итоге для вычисления постоянной Ридберга получаем формулу:

(6)

Экспериментально были обнаружены следующие спектральные серии в спектре излучения атома водорода:

1. Ультрафиолетовая серия Лаймана (n₁ = 1; n₂ = 2, 3, 4,…).

2. Видимая серия Бальмера (n₁ = 2; n₂ = 3, 4, 5,…);

3. Инфракрасная серия Пашена (n₁ = 3; n₂ = 4, 5, 6,…).

А также другие серии, лежащие в далекой инфракрасной области.

Если излучение атома водорода направить в спектральный прибор, то в фокальной плоскости объектива наблюдается линейчатый спектр (набор изображений входной щели, разложенной по длинам волн). При визуальном наблюдении видна только серия Бальмера.