Лабораторная работа "Изучение спектров излучения атомарных газов"
Ход работы
-
В работе с помощью универсального монохроматора наблюдаются спектры атомарных газов в видимой области спектров.
-
Градуируется спектроскоп по спектру ртути (табл.1)
-
Измеряются длины волн в спектре двух неизвестных газов и по данным таблицы 2 определяется каким газам они принадлежат.
-
По измеренным длинам волн в спектре водорода определяется энергия излучения и квантовые числа, соответствующие уровням энергии наблюдаемые линии спектра
Градуировка проводится по известному спектру паров ртути. Длины волн спектральных линий с их относительной яркостью указаны в таблице 1.
-
Тумблером 1 включить ртутную лампочку.
-
Наблюдая в окуляр спектр излучения паров ртути, смещать указатель C шкалы монохроматора, совмещая наблюдаемую линию спектра с визирным остриём O, находящимся в поле зрения окуляра.
Записать деления шкалы монохроматора, цвета линий и соответствующие им длины волн излучения в таблицу.
Таблица 1. Длины волн наиболее ярких линий в спектре ртути
N п/п
Цвет линии
, нмОтносительная яркость
N, дел
1
фиолетовая
404,7
8
2
фиолетовая
407,8
6
3
синяя
435,8
8
4
зелено-голубая
491,6
7
5
зеленая
546,0
12
6
желтая
576,9
10
7
желтая
579,0
10
8
оранжевая
612,0
4
9
оранжевая
615,2
4
10
красная
623,4
10
11
красная
690,8
3
12
красная
708,2
4
-
По полученным данным построить градуировочный график. По оси абсцисс отложить число делений шкалы монохроматора, по оси ординат - длины волн наблюдаемых спектральных линий ртути. Провести плавную кривую с минимальным отклонением от нанесённых на график экспериментальных точек.
Задание 2. Определение неизвестных газов, находящихся в газоразрядных трубках по их спектрам излучения.
-
Включать поочерёдно газоразрядные трубки с неизвестными газами, записать по показаниям шкалы монохроматора положение линий спектров двух газов.
-
По градуировочному графику найти значения длин волн излучения.
-
Пользуясь таблицей 2, определить какие газы находятся в газоразрядных трубках. Заполнить таблицу.
|
Номер Трубки |
Показания по шкале монохроматора |
Длина волны излучения |
Длина волны излучения По данным таблицы 1 |
Газ |
Задание 3. Исследование видимой области спектра атома водорода
-
По полученным в задание 2 значениям длин волн линий излучения водорода выяснить энергию соответствующих фотонов
-
По схеме энергетических уровней атома водорода (рис.1 или рис.2) найти номера уровней энергии, при переходах между которыми испускаются линии спектра (
) и (
).
Задание 4. Расчёт постоянной Ридберга.
По формуле (1), зная длины волн излучения (λ) и квантовые числа для спектральных линий водорода в видимой области спектра, вычислить постоянную Ридберга для каждой линии. Найти среднее значение и сравнить его с теоретическим
Таблица 2. Длины волн спектральных линий некоторых элементов (нм)
|
1. Водород (H) |
397,0 410,2 434,0 486,1 656,3 |
7. Медь (Cu) |
402,6 406,3 510,6 515,3 521,8 570,0 578,2 |
|
2. Гелий (He) |
402,6 438,8 447,1 471,3 492,2 501,6 504,8 587,6 667,8 706,5 |
||
|
8. Натрий (Na) |
589,0 589,6 |
||
|
9. Неон (Ne) |
485,0 503,1 533,0 540,0 576,0 585,2 594,5 614,3 640,2 |
||
|
3. Барий (Ba) |
516,0 526,7 553,6 |
||
|
4. Калий (K) |
404,5 404,7 580,2 766,5 769,9 |
10. Никель (Ni) |
440,2 471,5 503,6 547,7 |
|
11. Ртуть (Hg) |
404,7 435,8 546,1 577,0 579,0 612,4 623,5 690,8 708,2 |
||
|
5. Кальций (Ca) |
559,8 616,2 |
||
|
6. Литий (Li) |
391,5 413,2 460,3 610,4 670,8
|
