Изучение спектральных закономерностей атома водорода (лабораторная работа), страница 6

          Таким образом, серия Лаймана возникает, если атом переходит со всех вышележащих энергетических уровней на уровень .

          Серия Бальмера наблюдается, если атом переходит со всех вышележащих энергетических уровней:  на уровень  (см. формулы (1.2), (1.4), (1.7), (1.8)). Серии Бальмера соответствуют переходы:

  .

Красная линия  имеет наибольшую длину волны в серии Бальмера, а соответствующий ей квант имеет наименьшую энергию . Поэтому линия  наблюдается при переходе атома в состояние  из «ближайшего» к нему энергетического состояния с , т.е.

                                                            .                                    (1.15)

По аналогичным соображениям, голубой линии  в серии Бальмера соответствует переход из состояния  в , фиолетовой линии соответствует переход из  в  и т.д. Следовательно,

                                                             ,                                   (1.16)

                                                              .                                   (1.17)

          Серия Пашена возникает, если атом переходит со всех вышележащих энергетических уровней на уровень   т.д.

          В связи с тем, что с ростом квантового числа п энергетические уровни в атоме водорода сближаются, наиболее энергичные кванты излучаются при переходах атома с вышележащих уровней на уровень , поэтому соответствующая этим переходам серия Лаймана находится в ультрафиолетовом диапазоне, серии же Пашена, Брэкета и др. лежат в инфракрасной области спектра. В видимой и близкой к ультрафиолетовой области находится серия Бальмера.

2  ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ

          Схема для изучения закономерностей спектра излучения атома водорода приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Экспериментальная установка

          Излучение от источника света (газоразрядная водородная трубка или ртутная лампа) падает на входную щель 3 монохроматора УМ-2.

          Основными частями монохроматора являются коллиматор, дающий параллельный пучок света; диспергирующая призма, разлагающая в спектр пучок параллельных лучей немонохроматического света и зрительная труба, располагающаяся под углом 90⁰ к падающему пучку. Коллиматор крепится в обойме 1 на плате 2. Входная щель 3 находится в фокусе объектива коллиматора. Ее ширина регулируется барабанчиком 4 в пределах от 0 до 4 мм. В трубе коллиматора между щелью и объективом помещен затвор, с помощью которого можно прекратить доступ света в прибор. Движением затвора управляют с помощью рукоятки 5. Столик 6, на котором установлена диспергирующая призма 7 с помощью рычага поворачивается при вращении микрометрического винта 8.