Изучение спектра излучения ртути при помощи стилометра (лабораторная работа)

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО Рыбинская государственная авиационная

технологическая академия им. П. А. Соловьева

Кафедра Общей и технической физики

УТВЕРЖДЕНО

на заседании методического

семинара кафедры физики

«   » _________ 2006 г.

Зав.каф.  Пиралишвили Ш.А.

Лаборатория «Квантовая физика»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №КФ – 6

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ РТУТИ

ПРИ ПОМОЩИ СТИЛОМЕТРА

Рыбинск 2006

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

1.  При выполнении работы правила по технике безопасности определяются общей инструкцией по технике безопасности в лаборатории «квантовая физика».

2.  ВНИМАНИЕ! Ртутная лампа излучает мощный поток ультрафиолетовых лучей, вредных для глаз, поэтому ее включение разрешается лишь после того, как защитный фильтр БС-8 вставлен в гнездо держателя конденсатора.

3.  Разряд в ртутно-кварцевой лампе сверхвысокого давления СВД-120А происходит при давлении 10-15 атмосфер. Лампа заключена в металлический кожух для защиты окружающих от попадания в них горячих осколков колбы лампы в случае ее взрыва.

4.  После выключения ртутной лампы ее повторное зажигание следует производить не ранее как через 10 минут.

          ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с теорией строения многоэлектронных атомов путем изучения спектра атомов ртути. Определение длин волн в видимой области спектра атома ртути при помощи стилометра.

1  ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

В нормальном состоянии атомы не излучают. Атомы излучают, если им сообщена дополнительная энергия. Такие атомы называются возбужденными. Возбуждение атомов осуществляется в газовом разряде в результате соударения их с электронами или ионами, ускоренными в электрическом поле, а также в электрической дуге.

Изолированные атомы в виде разреженного газа или паров металла испускают спектр, состоящий из различных спектральных линий (линейчатый спектр). Спектр отражает свойства атомной структуры данного элемента: число линий, их расположение, интенсивность, характерные для каждого элемента. (Это обстоятельство лежит в основе спектрального анализа). Изучая атомный спектр, можно, с одной стороны, делать заключения о строении и свойствах атома, а с другой – если известно строение электронной оболочки, можно объяснить спектр элемента.

Расчет энергетического спектра многоэлектронных атомов, представляющих собой систему многих электронов в кулоновском поле ядра, является сложной задачей, так как в таком атоме каждый электрон кроме взаимодействия с ядром испытывает еще и взаимодействие с другими электронами. Решение уравнения Шредингера может быть получено лишь приближенно.

Сила взаимодействия каждого электрона с ядром больше, чем с каждым из других электронов по отдельности, так как заряд ядра в  раз больше заряда электрона. Поэтому в нулевом приближении можно рассматривать взаимодействие электронов только с ядром, пренебрегая их взаимодействием между собой. Тогда для каждого электрона будут верны результаты, полученные для одного электрона при рассмотрении атома водорода с учетом того, что заряд во всех формулах равен . При учете взаимодействия электронов эти формулы уже не будут верны, но качественный характер наиболее существенных результатов должен сохраниться, состояние каждого электрона в атоме по-прежнему характеризуются четырьмя квантовыми числами: главным п: орбитальным , магнитным  и спиновым .