Оценка погрешности

Для оценки погрешности измерений предлагается провести следующее построение (рис. 4). Учитывая, что при определении делений на барабане ошибка n составляет два - три деления, на градуировочном графике выделите область ограниченную двумя линями, параллельными градуировочной, одна из которых лежит на два деления выше, а другая – на два деления ниже.

После определения деления барабана n_X, которому соответствует искомая длина волны _X, проведите прямую, параллельную оси абсцисс с ординатой, равной n_X, и определите интервал 2, соответствующий погрешности n так, как это показано на рис. 4. Этот интервал позволяет оценить ошибку измерений _X: результат следует представить в виде     .

Таблица 1

Длины волн некоторых ярких линий в спектре неона

Окраска линии	Относительная яркость	Длина волны, нм	Окраска линии	Относительная яркость	Длина волны, нм
Красная	1 3 5 5 5	671,70 667,83 659,89 653,29 650,65	Красно-оранжевая	3 4 2	609,62 607,43 603,00
			Оранжевая		597,55 594,48
Ярко-красная	10 10 5 2 8 3 5	640,22 638,30 633,44 630,48 626,65 621,73 616,36	Жёлтая	4 10 3	588,19 585,25 576,44
			Зелёная	8 5 5 3	540,06 534,11 533,08 503,13
			Голубая	5	482,73

Таблица 2

№	Длина волны, нм	Показания барабана
1
2
3
4
5
6

Приложения (выполняются в рамках уирс)

Цель приложений – дать возможность студентам расширить круг знаний, получаемых на лекциях.

Ознакомление с представленным материалом позволит более осмысленно подойти к выполнению и защите лабораторной работы.

Приложение 1. Спектр водорода в квантовой механике

Линейчатые спектры испускания возникают, если источником излучения служат атомы в свободном или слабо связанном состояниях.

Как правило, эти спектры, хотя и являются простейшими по сравнению со спектрами жидкостей и твердых тел, имеют довольно сложную структуру, которая учитывает взаимодействие спиновых и орбитальных моментов электронов.

Линии группируются в сложные мультиплеты. Наиболее простым является спектр атома водорода, который состоит из ряда линий, принадлежащих отдельным сериям.

Известно, что атомная система описывается законами квантовой механики. Из решения уравнения Шредингера следует, что энергия может принимать не любые, а лишь определенные, разрешённые значения E₁, E₂, E₃ и т. д.

Если атом переходит из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, то при этом он излучает квант энергии, при обратном переходе – поглощает. Переходы между любыми квантовыми состояниями, разрешенные правилами отбора, приводят к возникновению линейчатого спектра.

К-слой (n  1), l может принимать одно значение l  0, в слое только одно s-состояние(1s).

L-слой (n  2), l может принимать два значения 0 и 1, в слое два электронных состояния s и p (2s, 2p).

M-слой (n  3), l может принимать три значения 0, 1 и 2, в слое три электронных состояния s, p, d (3s, 3p, 3d) и т. д.

Для орбитального квантового числа l существует правило отбора:  l  1: возможны лишь те переходы, при которых орбитальное квантовое число l меняется только на единицу. Данное правило является следствием закона сохранения момента импульса: при испускании фотон уносит из атома собственный момент импульса, а при поглощении привносит его. Чтобы продемонстрировать, как работает правило запрета, рассмотрим простейший пример. В К-слое имеется только одно s-состояние. Следовательно, в это состояние могут осуществляться переходы только из np состояний (n  2, 3, 4…): на рис. 5 эти переходы указаны стрелками. Совокупность соответствующих спектральных линий образует серию Лаймана – рис. 5.

Испускание света атомом водорода при переходе из возбужденного состояния в основное

Рис. 5