Изучение спектра испускания атомарного водорода. Определение постоянной Ридберга и массы электрона

Министерства образования Республики Беларусь Гомельский Государственный Университет имени Ф. Скорины

Физический факультет

Кафедра оптики

Отчет по лабораторной работе

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИСПУСКАНИЯ

АТОМАРНОГО ВОДОРОДА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПОСТОЯННОЙ РИДБЕРГА И МАССЫ

ЭЛЕКТРОНА

Выполнили: студенты     гр. Ф-33П  Булохова Н.А.          , Храменкова А. А.,

Крот Д.А.

Проверил:                                                                         Купо А.Н.

Гомель, 2008

ИЗУЧЕНИЕ  СПЕКТРА  ИСПУСКАНИЯ  АТОМАРНОГО ВОДОРОДА.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПОСТОЯННОЙ  РИДБЕРГА  И  МАССЫ  ЭЛЕКТРОНА

Цель работы: экспериментально изучить спектры испускания атомов ртути и водорода в видимой области; на основе спектроскопических измерений рассчитать значения постоянной Ридберга для водорода, массы электрона и радиуса первой боровской орбиты.

     Приборы и оборудование: монохроматор УМ-2, ртутная лампа ДРШ-25 с блоком питания, газоразрядная водородная трубка с блоком питания, атлас спектральный линий ртути.

Теоретическое введение

Выражения для радиуса  орбиты и полной энергии электрона в -м стационарном состоянии:

                                                            (4)

В результате экспериментальных исследований в спектрах водородоподобных атомов обнаружены закономерности, описываемые обобщенной формулой Бальмера:

,                                              (8)

где - постоянная Ридберга.

Выражение для постоянной Ридберга:

.                                                          (9)

Экспериментальная часть

 

По результатам измерений составили таблицу.

Градуировочная таблица

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
n	708	780	838	1234	1246	1266	1932	1974	2048	2110	2258
l, нм	4046.35	4077.81	4108.06	4314.2	4347	4358.	4916.03	4960.32	5025.64	5102.42	5365.06

№	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23
n	2290	2360	2490	2538	2550	2600	2686	2710	2450	2940	2992	3046
l, нм	5389.01	5460.74	5675.86	5769.59	5790.65	5817.7	6072.64	6123.27	6234	6716.17	6907.6	7081.88

По градуировочной кривой определили длины волн наблюдаемых спектральных линий . Рассчитать соответствующие им волновые числа v_i=1/l_l.

Полагая в формуле (8) к равным 3 (для Н_а), 4 (для Нр), 5 (для Н_у), 6 (для Hg), вычислили значение постоянной Ридберга R, для каждого v,.

Пользуясь формулой (9) и найденными значениями R_t , определили величину массы электрона m,.

Воспользовавшись формулой (4), рассчитали радиус первой боровской орбиты r_n (n=l, Z=l).

По результатам измерений составили таблицу.

Таблица измерений

№	n,	vi,,Гц	R,с-1	m,кг	rn, м
1	6427	1,559*10-10	1,743*107	7,702*10-31	0,5412*10-10
2	4691	2,131*10-10	1,136*107	5,022*10-31	0,5296*10-10
3	4328	2,311*10-10	1,100*107	4,861*10-31	0,5315*1023
4	4091	2,441*10-10	1,098*107	4,851*10-31	0,5316*10-10

. Вычислили средние значения величин

R_ср=1,2694*10⁷ с^-1,

m_ср=5,609*10^{-31 кг},

r_ср=0,5335*10^{-10 м}

Погрешности

ΔR=0,474

Δm=0,663

Δr₁=0,007848

R=R_с+ ΔR=1,2694*10⁷ с^-1 +0,474

m= m_ср+ Δm=5,609*10^-31 +0,663

r=r_ср+ Δr =0,5335*10^-10 +0,007848

Выводы: