Физический практикум по атомной и ядерной физике. Ч.3. Корнев К.П - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

БФУ им. Канта | Калининград

Составители: 

Рубрика: 

3
Лабораторная работа № 3
ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА
Цели: 1. Изучение сериальных закономерностей и экспериментальное оп-
ределение длин волн в спектре испускания атомарного водорода.
2. Вычисление постоянных Ридберга и Планка.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Спектры излучения или поглощения разряженных атомарных газов линей-
чатые.
Спектральная линия атома занимает узкую, практически монохроматиче-
скую, область на шкале частот. Типичное значение естественной ширины
спектральной линии атома по порядку величины составляет (10
-10
– 10
-8
) Гц.
Наблюдаемая ширина спектральных линий определяется также характери-
стиками используемого спектрального прибора.
Существуют определенные закономерности в расположении спектральных
линий. Например, длины волн спектра атома водорода хорошо описываются
эмпирической формулой:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−⋅=
22
n
1
m
1
R
λ
1
, (1)
где R=109677,576 см
-1
- постоянная Ридберга; целые числа m и n принимают
значения m = 1,2,3, ...; n = m+1, m+2, m+3, ... . Серией водородоподобных ато-
мов называют совокупность спектральных линий, длины волн которых удовле-
творяют формуле (1) при m=const. Каждая серия характеризуется головной ли-
нией (n=m+1) и фиолетовой границей серии:
R
m
λ
2
min
=
. Приближаясь к фиоле-
товой границе серии спектральные линии сгущаются.
В спектре атома водорода принято выделять следующие серии: Лаймана
(m=1), Бальмера (m=2), Пашена (m=3), Брэккета (m=4), Пфунда (m=5),
Хэмфри(m=6), Хансена-Стронга(m=7). Серия Лаймана целиком попадает в об-
ласть вакуумного ультрафиолета. В оптическом диапазоне находится серия
Бальмера, а в инфракрасной области лежат серии с m ≥ 3. Электромагнитное
излучение с частотами большими фиолетовой границы серии Лаймана приво-
дит к ионизации атома водорода.
Соотношение (1) называют обобщенной формулой Бальмера в честь швей-
царского физика Иоганна Бальмера, который в 1885г. открыл указанную зако-
номерность для видимой части спектра испускания водорода. Оптические спек-
тры многоэлектронных атомов имеют более сложный характер. Поиск законо-
мерностей в расположении спектральных линий облегчает комбинационный
принцип Ридберга-Ритца: 
                        Лабораторная работа № 3
               ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА АТОМА ВОДОРОДА
    Цели: 1. Изучение сериальных закономерностей и экспериментальное оп-
           ределение длин волн в спектре испускания атомарного водорода.
         2. Вычисление постоянных Ридберга и Планка.

                       ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
   Спектры излучения или поглощения разряженных атомарных газов линей-
чатые.
   Спектральная линия атома занимает узкую, практически монохроматиче-
скую, область на шкале частот. Типичное значение естественной ширины
спектральной линии атома по порядку величины составляет (10-10 – 10-8 ) Гц.
  Наблюдаемая ширина спектральных линий определяется также характери-
стиками используемого спектрального прибора.
   Существуют определенные закономерности в расположении спектральных
линий. Например, длины волн спектра атома водорода хорошо описываются
эмпирической формулой:

                               1      ⎛ 1   1 ⎞
                                 = R ⋅⎜ 2 − 2 ⎟                   ,        (1)
                               λ      ⎝m   n ⎠

где R=109677,576 см-1 - постоянная Ридберга; целые числа m и n принимают
значения m = 1,2,3, ...; n = m+1, m+2, m+3, ... . Серией водородоподобных ато-
мов называют совокупность спектральных линий, длины волн которых удовле-
творяют формуле (1) при m=const. Каждая серия характеризуется головной ли-
                                                     m2
нией (n=m+1) и фиолетовой границей серии: λ min =        . Приближаясь к фиоле-
                                                      R
товой границе серии спектральные линии сгущаются.
  В спектре атома водорода принято выделять следующие серии: Лаймана
(m=1), Бальмера (m=2), Пашена (m=3), Брэккета (m=4), Пфунда (m=5),
Хэмфри(m=6), Хансена-Стронга(m=7). Серия Лаймана целиком попадает в об-
ласть вакуумного ультрафиолета. В оптическом диапазоне находится серия
Бальмера, а в инфракрасной области лежат серии с m ≥ 3. Электромагнитное
излучение с частотами большими фиолетовой границы серии Лаймана приво-
дит к ионизации атома водорода.
  Соотношение (1) называют обобщенной формулой Бальмера в честь швей-
царского физика Иоганна Бальмера, который в 1885г. открыл указанную зако-
номерность для видимой части спектра испускания водорода. Оптические спек-
тры многоэлектронных атомов имеют более сложный характер. Поиск законо-
мерностей в расположении спектральных линий облегчает комбинационный
принцип Ридберга-Ритца:


                                       3

Страницы