ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Цель работы: наблюдение спектров ртути и водорода с помощью спектрального аппарата; опреде-
ление постоянной Ридберга.
Приборы: монохроматор УМ-2, ртутная лампа ДРШ с блоком питания, водородная трубка с бло-
ком питания, оптическая скамья.
Краткая теория
В соответствии с теорией Бора энергия электрона на стационарных орбитах может принимать дис-
кретные значения
2
0
42
2
н
8
1
ε
−=
h
meZ
n
E
, (16)
где знак «минус» означает, что система электрон-ядро является связанной, а n = 1, 2, … до ∞; n –
главное квантовое число, определяющее энергию электрона на орбите.
При переходе из состояния с большим значением n
i
с энергией Е
i
в состояние с меньшим значением
п
j
c энергией Е
j
испускается фотон (квант света) с частотой рассчитанный по формуле Бора
h
ji
ΕΕ −
=ν
. (17)
Однако в спектроскопии принято характеризовать спектральные линии не частотой, а обратной
длиной волны
λ
=ν
c
.
Тогда воспользовавшись уравнением энергии (16), формула (17) примет вид
−=
λ
22
111
ij
nn
R
. (18)
где
ch
meZ
R
2
0
2
42
8 ε
=
– постоянная Ридберга, справочное значение которой равно: R = 109 737,309 ± 0,012 см
-1
.
Все линии спектра водорода могут быть объединены в серии (совокупности линий, отвечающих пе-
реходу на орбиту с данным значением n
j
) для видимой области спектра n
j
= 2. В видимой области распо-
ложены четыре линии серии Бальмера:
α
Η (n
i
= 3),
β
Η (n
i
= 4),
γ
Η (n
i
= 5) и
σ
Η (n
i
= 6). Остальные линии
этой серии лежат в ультрафиолетовой области спектра.
Используя формулу Бальмера (18), постоянную Ридберга можно определить как
−
λ
=
22
1
2
1
1
i
n
R
. (19)
Таким образом, зная длину волны хотя бы одной линии и соответствующее ей значение n
i
, можно
рассчитать постоянную Ридберга.
Описание установки
