В качестве спектрального прибора хорошо подходит спектрограф СТЭ-1 либо автоколлимационная камера с отражательной дифракционной решеткой. На одну и ту же фотопластинку производится съемка спектров излучения от каждой лампы. После обработки фотопластинки, по спектру ртутно-гелиевой лампы для спектральных участков в окрестности исследуемых линий серии Бальмера находят обратную линейную дисперсию спектрального прибора, выраженную в ангстремах на миллиметр (Ǻ/мм). Величину изотопического сдвига получают, умножив расстояние между соответствующими линиями в спектрах протия и дейтерия на обратную линейную дисперсию. Измерение расстояний можно провести с помощью микроденситометра, микроскопа или компаратора, причем отсчеты следует снимать с точностью до 0,01 мм. Длины волн линий необходимо представлять с точностью до десятых долей ангстрема.
Измерение изотопического сдвига значительно упрощается при использовании разработанного на физическом факультете БГУ малогабаритного автоматизированного спектрометра с системой регистрации спектра с помощью ПЗС-линейки, сопряженной с персональным компьютером. Спектры отображаются на экране дисплея в виде графиков зависимости интенсивности излучения от длины волны. Программное обеспечение позволяет заносить спектры в память компьютера. Записав поочередно спектры протия и дейтерия, их можно затем одновременно вывести на экран и с помощью перемещаемой визирной линии измерить длину волны в нужном месте спектра.
Величина изотопического сдвига будет равна разности длин волн для максимумов на контурах линий протия и дейтерия.
Задание
1. Выполнив необходимые измерения, определить величину изотопического сдвига для линий серии Бальмера.
2. С помощью формулы (4.20) найти отношение масс дейтрона и протона. Оценить погрешность полученного результата.
Контрольные вопросы
1. При каких условиях возникают спектры испускания и спектры поглощения?
2. Одинаково ли число линий в спектрах испускания и поглощения одного и того же газа? Ответ обосновать.
3. Дать формулировки постулатов Бора и основных предположений боровской модели водородоподобного атома.
4. Пояснить принципы построения диаграммы уровней энергии атома.
5. Изобразить схему уровней энергии и спектр атома водорода.
6. Какова связь между формулой Бальмера и правилом частот Бора?
7. Объяснить физический смысл постоянной Ридберга. Как она связана с энергией ионизации атома водорода? С фундаментальными постоянными?
8. Каковы причины изотопического сдвига спектральных линий?
9. Как проводится учет движения ядра в атоме водорода в модельной теории Бора?
10. Одинаковы ли размеры атомов дейтерия и протия? Одинаковы ли их энергии ионизации?
11. Чему равен размер позитрония – водородоподобной системы, состоящей из электрона и позитрона?
12. Для численных расчетов удобно пользоваться формулой Еф λ = 1240, в которой энергия фотона Еф выражена в электронвольтах, а длина волны λ − в нанометрах. Вывести эту формулу.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.