Изучение спектральных закономерностей атома водорода (лабораторная работа)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Рыбинская государственная авиационная технологическая

 академия им. П.А. Соловьева

КАФЕДРА ОБЩЕЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

УТВЕРЖДЕНО

на заседании методического

семинара кафедры физики

«   » _________ 2005 г.

Зав.каф.  Пиралишвили Ш.А.

Лаборатория «Квантовая физика»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № КФ – 2

Изучение спектральных

закономерностей атома водорода

Рыбинск 2005

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Работа выполняется в соответствии с общими требованиями техники безопасности, действующими в учебных лабораториях кафедры физики.

          ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.  Знакомство с элементами квантово-механической теории строения атома водорода на примере изучения его спектральных закономерностей.

2.  Экспериментальное определение длин волн  спектральных линий серии Бальмера в видимой части спектра при помощи монохроматора УМ-2 (визуальный метод наблюдения спектра).

3.  Расчет по найденным на эксперименте значениям длин волн  для серии Бальмера постоянной Ридберга и массы электрона.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: универсальный монохроматор УМ-2, водородная газоразрядная трубка, высоковольтный источник питания водородной трубки.

1  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

          Излучение не взаимодействующих друг с другом атомов состоит из отдельных спектральных линий. В соответствии с этим спектр испускания атомов называется линейчатым. Было замечено, что линии в спектрах атомов расположены не беспорядочно, а объединяются в группы, называемые сериями. Длины волн (частоты) каждой серии описываются определенной закономерностью (формулой). Спектр атома водорода выделяется своей простотой, что объясняется простотой структуры этого атома, состоящего из ядра и одного электрона, движущегося в поле точечного заряда. Спектр атома водорода состоит из нескольких серий: серии Лаймана (в ультрафиолетовой части спектра), серии Бальмера (видимая и близкая ультрафиолетовая область) и серий Пашена, Брэкета, Пфунда и др., лежащих в инфракрасной области спектра. На рисунке 1.1 представлена часть спектра атомного водорода в видимой и близкой ультрафиолетовой области (серия Бальмера).

Рисунок 1.1 – Схема линий серии Бальмера

          Символами  обозначены соответственно красная, голубая и две фиолетовые линии, находящиеся в видимой области спектра,  указывает границу серии Бальмера, лежащую в ультрафиолетовой области. Расстояние между линиями закономерно убывает по мере перехода от более длинных волн к коротким.