ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. Ознакомившись с описанием лабораторной установки, включите её в следующем порядке:

 

Ознакомившись с описанием лабораторной установки, включите её в следующем порядке:

4.1. Поверните ручку "ПОДГОТОВКА" по часовой стрелке до упора, не прикладывая чрезмерных усилий.

4.2. Нажмите кнопку "ВКЛ. ВЫСОКОГО". При этом загорится лампочка " СЕТЬ ", стрелка прибора "ТОК РАЗРЯДА" отклонится на 6…8 делений, возникнет разряд водородной лампы.

4.3. Вращая барабан 7, найдите в спектре водорода красную, зелено-голубую, синюю и фиолетовую линии. Эта область спектра находится в промежутке 750…3000 делений барабана. Фиолетовая линия имеет слабую интенсивность. Наряду с линиями атомарного водорода в спектре водородной трубки наблюдаются линии молекулярного водорода в виде слабых красно-жёлтых, зелёных и синих полос. Их не следует путать с чёткими линиями атомарного водорода.

(Яркость спектральных линий зависит от точности фокусировки конденсором К светового пятна водородной лампы на входной щели монохроматора.)

Поочередно совместите каждую из линий, указанных в таблице 1, с указателем окуляра 10 и снимите отсчёт барабана по указателю 11.

4.4. Повторите эту операцию три раза для каждой из четырёх линий спектра, подводя её к указателю окуляра с различных сторон. Результаты измерений (N₁…N₃) запишите в таблицу 1.

4.5. Через 10 минут прибор отключится, обозначив отключение звонком. При необходимости повторного включения - повторите операции пунктов 4.1 и 4.2. Для экстренного выключения установки поверните ручку "ПОДГОТОВКА" против часовой стрелки.

Таблица 1

Линия	N1	N2	N3	Nср	dNср	L,нм	dL,нм
Красная
Зелено-голубая
Синяя
Фиолетовая

 

 

Расчеты по результатам измерений делаются на компьютере.

 

Табличные значения отсчётов барабана для каждой из линий вычисляются по формулам (21…24) (21) Величина абсолютной ошибки, возникающей при измерении числа делений барабана, определяется по формуле: (22) Длину волны каждой из линий спектра можно определить из градуировочного графика монохроматора. Однако компьютер это делает проще, с помощью интерполяционной формулы:   l = 410.2+5.5493•10-2 (Nср –753.3)-2.0605×10-7(Nср– 753.3)2+ +1.5700 •10-8 (Nср-753.3)3 (23)   Абсолютная ошибка в определении каждой из длин волн вычисляется с помощью интерполяционной формулы, предварительно продифференцировав её по NСР:   dl = 5.5493·10-2 dNср- 4.121·10-7·(Nср- 753.3) dNср+ +4.7112·10-8×(Ncр – 753,3)3 dNср (24)   Теперь можно приступить к вычислению постоянных Ридберга и Планка по формулам (17) и (18) соответственно, что и делает компьютер. Величина абсолютной ошибки в определении постоянной Ридберга вычисляется по формуле (19), а затем по формуле (20) вычисляется относительная ошибка в определении постоянной Планка.

 

Таким образом, для каждой из спектральных линий мы получаем свои значения постоянных Ридберга и Планка, которые, строго говоря, должны быть одинаковы для всех этих линий. Однако, в результате погрешностей в измерениях длин волн, эти значения несколько отличаются друг от друга.

Для получения окончательного ответа о величине определяемых постоянных, целесообразно поступить следующим образом. За величину постоянных Ридберга и Планка принять их среднее значение, а за величину абсолютной ошибки в их определении взять максимальную из ошибок. Необходимо только помнить, что величина ошибки округляется до первой значащей цифры. Значение постоянных округляется до цифры, имеющей такой же порядок, что и ошибка.

Результаты вычислений занесите в таблицу 2.

 

Таблица 2.

Линия	n2	R, 1¤м	dR, 1¤м	h, Дж×с	dh, Дж×с
красная
зелено-голубая
синяя
фиолетовая

 

В конце расчётов результаты выполненной работы запишите в виде:

 

R = (R_ср ± DR)·10⁷ 1/м

h = (h_ср ± Dh)·10^-34 Дж·с

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. На каких экспериментальных фактах основана модель атома водорода Бора?

5.2. Сформулируйте постулаты Бора.

5.3. Что представляет собой формула Бальмера?

5.4. Что представляет собой постоянная Ридберга?

5.5. В чем суть теории атома водорода Бора? Выведите формулу для радиуса первой и последующих боровских орбит электрона в атоме водорода.

5.6. Выведите формулу для положения энергетических уровней электрона в атоме водорода.

5.7. Что представляет собой энергетический спектр атома водорода? Назовите серии спектральных линий атома водорода. Что представляет собой отдельная серия спектральных линий атома водорода?

 

ЛИТЕРАТУРА

 

И.В.Савельев. Курс общей физики Т.3. Изд. М. “Наука“ 1988.

[1] Постулат – утверждение принимаемое без доказательства, как аксиома. О справедливости того или иного постулата можно судить путем сравнения с экспериментом результатов, полученных при использовании того или иного постулата.