4 Порядок виконання роботи

1 Після дозволу викладача увімкніть випрямляч, що живить джерело високої напруги 2.

2 За допомогою монохроматора УМ-2 проведіть вимірювання довжин хвиль чотирьох перших спектральних ліній серії Бальмера. Для цього натисніть на кнопку вимикача живлення джерела високої напруги 1 (знаходиться на верхній частині корпусу випрямляча) і утримуйте її в натиснутому положенні. Завдяки цьому до спектральної трубки 6 буде подано високу напругу (декілька тисяч вольт, будьте обережні), в ній почнеться газовий розряд, вона засвітиться. За допомогою барабана 3 зведіть першу (яскраво-червону) спектральну лінію випромінювання з стрілочкою (візиром) 4. Визначте положення барабана 3 за його шкалою, запишіть отриманий результат до таблиці 1.1. Такі самі дії виконайте для зелено-блакитної, синьої, фіолетової ліній.

3 За допомогою графіка визначте відповідні довжини хвиль. Отримані результати занесіть до таблиці 1.1.

4 Відключіть експериментальну установку.

5 Виходячи з формули (1.1), обчисліть постійну Рідберга

(1.6)

для кожної з чотирьох ліній. Результати запишіть до таблиці 1.1.

6 Для кожного вимірювання визначте похибку за допомогою формули

(1.7)

За похибку приладу для вимірювання довжини хвилі прийміть =10 нм.

7 Порівняйте знайдені експериментальні значення постійної Рідберга. Чи збігаються вони між собою?

8 За допомогою формул (1.4) та (1.5) визначте теоретичне значення постійної Рідберга

, (1.8)

порівняйте це значення з отриманими раніше.

9 За результатами роботи зробіть висновки. А саме: запишіть отримане Вами експериментальне значення постійної Рідберга, чи збігається це значення з теоретичним, чи виміряні Вами довжини хвиль задовольняють узагальнену формулу Бальмера.

5 Контрольні питання

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:

• теоретичний матеріал з теми “Атом за Резерфордом-Бором”. Для вивчення використати конспект лекцій та підручники¹

• матеріал, що поданий вище до даної лабораторної роботи.

Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дайте відповідь на такі питання:

1. Дослід Резерфорда. Ядерна модель атома.

2. Постулати Бора. Правила квантування орбіт.

3. Досліди Франка й Герца.

4. Серіальні закономірності у випромінюванні атома водню. Терми.

5. Борівська теорія воднеподібного атома. Доведення узагальненої формули Бальмера. Постійна Рідберга (доведення). Недоліки теорії Бора.

6. Опишіть порядок виконання лабораторної роботи.

7. Опишіть експериментальну установку.

8. Доведіть формулу (1.7).

6 Виконання роботи

Після дозволу викладача включаємо випрямляч, що живить джерело високої напруги 2.

За допомогою монохроматора УМ-2 проводимо виміри довжин хвиль чотирьох перших спектральних ліній серії Бальмера. Результати виміру положення барабана за його шкалою заносимо до таблиці 1.1.

За допомогою спеціального графіку знаходимо відповідні довжини хвиль. Результати заносимо до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1

Опис спектральної лінії	Положення барабана, о	Довжина хвилі, нм	n	k	R, м-1	ΔR, м-1
Яскраво-червона			2	3
Зелено-блакитна			2	4
Синя			2	5
Фіолетова			2	6

Обчислимо постійну Рідберга для чотирьох експериментів

=

=

=

=

Результати записуємо до таблиці 4.1.

Для кожного виміру визначаємо похибку

=

=

=

=

Тут =10 нм.

Як бачимо значення постійної Рідберга, що отримані з чотирьох різних експериментів, з точністю до похибки експерименту . Це означає, що досліджені (співпадають або не співпадають між собою)

спектральні лінії водню узагальненій

(задовольняють або не задовольняють )

формулі Бальмера.

Визначимо теоретичне значення постійної Рідберга

=

Тут

e=1.60217733·10^-19 Кл,

m=9.1093897·10^-31 кг,

M=1.6726231·10^-27 кг,

c=299792458 м/с,

ε₀=8,854187817·10^-12 Ф/м,

h=6.6260755·10^-34 Дж·с.

Як бачимо, теоретичне значення постійної Рідберга

з емпіричними значеннями цієї (співпадає або не співпадає)

сталої