Задания к выполнению работы

1. Разобраться в устройстве предложенных для изучения искусственных источников света и дать теоретическое объяснение принципа их действия.

1. Определить освещенность поверхности в люксах на своем рабочем месте: расчетным методом и с помощью люксметра.

Предварительно разобраться с устройством люксметра и дать теоретическое объяснение принципа его действия.

3. Сравнить количественные результаты измерения освещенности рабочего места с нормативными характеристиками.

Литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: Учебное пособие для вузов. - М.: Наука, 1982. - 496 с.

Приложение

1. Сила света электрических ламп накаливания

Мощность лампы, Вт	15	25	40	60	100	150	300	500	1000
Сила света, кд	10	18	30	51	103	173	388	695	1530

2. Нормы освещенности в помещениях

Вид помещения или рабочего места	Норма освещенности, лк	Поверхность, к которой относится норма освещенности
Учебные аудитории	150	На уровне 0,8 м от пола
Кабинеты черчения, рисования, лаборатории	200
Читальные залы библиотек	100
Аудиторные доски	150	Вертикальная плоскость
Вестибюли и гардеробные в институте	50	На полу
Жилые комнаты в общежитии	50	0,8 м от пола

3. Примерные значения освещенности в различных случаях, лк:

В помещении вблизи окна в яркий солнечный день - 1000;

В помещении вблизи окна в пасмурный день - 100;

На экране кинотеатра - 50 - 100.

Лабораторная работа № 14 Изучение атомных спектров

Приборы и принадлежности: набор газоразрядных трубок, спектроскоп, индукционная катушка, низковольтный источник постоянного тока.

Внешний вид установки представлен на рис. 38, где 1 — газоразрядные трубки, 2 - спектроскоп, 3 - индукционная катушка, 4 -источник тока.

Все вещества состоят из атомов, и от свойств атомов зависят свойства вещества. Следовательно, изучение атомов, определение их характеристик имеет большое значение в науке и технике.

Атом представляет собой микросистему, состоящую из заряженных частиц протонов и электронов, а также частиц, не имеющих электрического заряда-нейтронов.

Строение атома следующее: в центре атома имеется ядро, состоящее из протонов и нейтронов; вокруг ядра движутся электроны. Количество электронов равно числу протонов, поэтому атом - нейтральная система. Если от атома оторвать несколько электронов, то образовавшаяся микросистема будет иметь заряд и называется положительным ионом.

Самый простой атом - атом водорода У него вокруг протона вращается один электрон. Одной из самых важных характеристик атома является его энергия, которая зависит от того на каком расстоянии от ядра вращаются его электроны. Если орбиты отстоят дальше от ядра, то и энергия электронов на этих орбитах больше. Процесс перевода электронов на более высокую (удаленную от ядра) орбиту называется возбуждением.

Энергия электрона в атоме водорода на соответствующей орбите (уровне) может быть вычислена по формуле:

Е = - (1)

где е - заряд электрона; m - масса электрона; - диэлектрическая проницаемость вакуума; - диэлектрическая проницаемость вещества; h - постоянная Планка; n - 1, 2, 3, ... - номер орбиты.

При переходе электронов с одной орбиты на другую происходит изменение энергии. В нормальном (невозбужденном) состоянии электроны в атоме находятся на нижней (ближайшей к ядру) орбите (уровне). При переходе электрона с удаленной орбиты на нижнюю (ближайшую к ядру) происходит излучение энергии.

Длина волны λ излучения, испускаемого атомом водорода при переходе с одной орбиты на другую, может быть определена из формулы:

(2)

где R = 1,097∙ 10⁷ м^-1 называется постоянной Ридберга; n₁ и n₂- номера орбит. Формула (2) называется сериальной формулой.

В спектре атома водорода обнаружено пять серий спектральных линий (Лаймана, Бальмера, Пашена, Брикетта и Пфундта). Серия Бальмера соответствует видимой части спектра.

Целью данной работы является изучение спектров водорода и ртути в видимой области. Это изучение заключается в определении длин волн серии Бальмера в атоме водорода, а также в нахождении постоянной Ридберга.

При этом мы считаем, что нам известны длины волн атома ртути. Последние данные используются для построения градуированного графика. График представляет собой зависимость длин волн от показаний на шкале барабана.

Постоянное напряжение U = 10 В от выпрямителя подается на первичную обмотку катушки Румкорфота 3. Прерыватель цепи П периодически разрывает цепь, т.о. по первичной обмотке проходит пульсирующий ток. Этот пульсирующий ток создает вокруг себя изменяющееся магнитное поле, в котором находится вторичная катушки Румкфорта. Так как число витков вторичной обмотки значительно больше числа витков первичной обмотки, то на концах последней возникает также пульсирующая разность потенциалов U = 10000 В. Это напряжение подается на электроды газоразрядных трубок, в которых под действие высокого напряжения возникает тлеющий разряд. Этот разряд представляет собой следующее. В трубке Т существует довольно сильное электрическое поле. Электроны, ускоряясь в этом поле, приобретают достаточную энергию для ионизации и возбуждения атомов газа, заполняющего трубку. Возбужденные атомы, переходя на более низкие электрические уровни, излучают электромагнитные волны.

Это излучение попадает в спектроскоп 2. Основными частями его являются: треугольная призма, которая является диспергирующим (разлагающем свет на квазимонохроматические составляющие) элементом; объектив с узкой щелью и окуляр с вертикальной нитью, которую при измерениях совмещают с линией излучения и снимают отсчет по шкале, расположенной на барабане.