Длины волн линий в спектре неона (или ртути). Таблица 1

1. Ознакомится с описанием установки и принципом работы монохроматора УМ-2.

2. Поместите перед входной щелью монохроматора ртутную лампу, повернув осветитель соответствующим образом.

3. Перед включением в сеть проверить положение переключателей на блоке питания. Переключатель «СЕТЬ» должен быть в положении «ВЫКЛ». Переключатель «ЛАМПЫ» в положении "НЕОНОВАЯ" или "РТУТНАЯ".

4. Включить установку в сеть ~220 В. Перевести переключатель «СЕТЬ» в положении «ВКЛ», переключатель «ЛАМПЫ» в положении "НЕОНОВАЯ" или "РТУТНАЯ" при этом должна загореться сигнальная лампы «СЕТЬ» и зажечься неоновая (ртутная) лампа.

5. Медленно поворачивая осветитель, добейтесь наиболее яркого изображения спектральных линий неона (ртути) в окуляре монохроматора.

6. Произведите градуировку монохроматора УМ-2. Градуировку начните с фиолетовой области спектра неона (ртути). Для этого вращая измерительный барабан длин волн, совместите с указателем окуляра первую фиолетовую линию спектра неона (ртути) и запишите в таблицу 1 значение угла поворота на измерительном барабане, расположенном против отсчетного индекса.

7. Проведите аналогичные измерения для всех остальных видимых в монохроматор линий спектра неона (ртути), записывая измеренные значения угла поворота в таблицу 1.

8. Установите перед входной щелью монохроматора водородную лампу, повернув осветитель соответствующим образом.

9. Как уже упоминалось ранее, в спектре водородной лампы наряду с линиями атомарного водорода наблюдаются полосы эмиссионного спектра молекулярного водорода. Поэтому поиск линий нужно начинать с наиболее интенсивной красной линии Н_a. Она располагается практически на самой границе красного спектра (линии спектра лампы далее практически отсутствуют). Измерьте в делениях барабана длину волны этой линии. Результаты измерения запишите в таблицу 2.

10. Вторая линия Н_b - зелено-голубая. В промежутке между Н_a и Н_b располагаются множество красно-желтых и зеленых сравнительно слабых размытых молекулярных полос. Занесите показания измерительного барабана в делениях в таблицу 2.

11. Третья линия Н_g – фиолетово-синяя. Перед этой линией располагаются две слабые размазанные молекулярные полосы синего цвета. Результаты измерения так же занесите в таблицу 2.

12. Постройте градуировочный график монохроматора, т. е. зависимость отсчёта на барабане от длины волны излучения неона (ртути). Длины волн спектра неоновой (ртутной) лампы приведены в таблице на рабочем столе около установки. Учтите, что на графике должны отобразиться измеренные значения угла поворота барабана в п.6 не только для неона (или ртути), но и водорода в п.9-11.

13. По градуировочному графику переведите показания измерительного барабана для каждой из трех линий серии Бальмера в длину волны λ, нм и запишите их в таблицу 2.

14. С помощью формулы Бальмера вычислите для каждой линии постоянную Ридберга R. Не забудьте все вычисления производить в СИ. Вычислите и запишите среднее значение <R>. Значения =3, 4 или 5 для линий a, b и g соответственно.

15. По формуле рассчитайте постоянную Планка. При вычислении принять: m_e=9∙10^-31 кг, e=1,6∙10^-19 Кл, ε₀=8,85∙10^-12 Ф/м, с=3∙10⁸ м/c.

Длины волн линий в спектре неона (или ртути). Таблица 1

Таблица 2

Номер орбиты, с которой осуществлен переход n2 →2	Обозначение линии	Угол поворота измерительного барабана	Длина волны, нм	Постоянная Ридберга, м-1
=3	Нa
=4	Нb
=5	Нg

<R>= … м^-1 = … Дж∙с

Контрольные вопросы

1. Что такое спектральная линия, серия? Какие существуют серии в спектре водорода?

2. Как объясняет теория бора линейчатый спектр атомов? Как зависит радиус боровской орбиты от главного квантового числа n? Чему он равен при n →∞?

3. Почему в спектре водородной лампы состоит из большого числа линий, а не только из линий атомарного водорода? Для чего используется в данной работе неоновая (ртутная) лампа?

Рассмотренные здесь вопросы можно найти в литературе: Савельев И.В. Курс общей физики. -2-е изд. - М.: Наука, 1982, т.З. Глава «Боровская теория атома»