Исследования спектра испускания водорода и определение постоянной Ридберга.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого»

Кафедра «Общей и экспериментальной физики»

Отчет по лабораторной работе № 11

Исследования спектра испускания водорода и определение постоянной Ридберга.

Выполнил: студент гр. 0325

Николаева Анна Витальевна

Проверил: преподаватель каф. ОЭФ

Окунев Алексей Олегович

Великий Новгород

Цель работы: исследование серии Бальмера в видимой области спектра атомарного водорода и определение постоянной Ридберга.

Теория

Изолированные газы в виде разряженного газа или паров металла испускают спектр, состоящий из отдельных спектральных линий разной интенсивности, соответствующих различным длинам волн. В соответствии с этим спектр испускания атомов называется линейчатым.

Швейцарский ученый И.Бальмер в результате длительного изучения линейчатого спектра атомарного водорода установил закономерности в расположении линий в видимой области спектра. В настоящее время в спектре водорода наблюдается 6 серий, которые описываются формулой

(11.1)

где λ – длина волны соответствующей линии, R=1,097^.10⁷ м^-1 – постоянная Ридберга, m и n – целые числа, причем n принимает значения, начиная с m+1.

m определяет спектральную серию: m=1 – серия Лаймана, m=2 – серия Бальмера, m=3 – серия Пашена, m=4 – серия Брекетта, m=5 – серия Пфунда, m=6 – серия Хемфри.

Попытки построить модель атома, которая смогла бы объяснить возникновение спектров испускания, были предприняты Томсоном (1903 г.), Резерфордом (1913 г.) и потерпели неудачу.

Первая попытка построения неклассической теории атома была предпринята Н.Бором в 1913 г.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) заключается в следующем: из бесконечного множества электронных орбит, возможных с точки зрения классической механики, осуществляются только некоторые дискретные орбиты, удовлетворяющие определенным квантовым состояниям, энергии которых составляют дискретный ряд: W₁,W₂,W₃,...В стационарном состоянии атом не излучает.

Второй постулат Бора(правила квантования орбит): в стационарном состоянии атома электрон движется только по таким орбитам, для которых момент импульса электрона удовлетворяет условию:

, (11.2)

где ħ – постоянная Планка, равная 1,054^.10^-34 Дж^.с; n=1,2,3,…; m_e– масса электрона; r_n– радиус соответствующей орбиты.; v_n– скорость электрона.

Третий постулат Бора(правило частот): при переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один квант энергии.

Излучение происходит при переходе из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т.е. при переходе электрона с орбиты, более удаленной от ядра, на более ближнюю к ядру:

(11.3)