Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Державний вищий навчальний заклад «Київський Національний Економічний Університет імені Вадима Гетьмана»
Кафедра вищої математики
Лабораторна робота №11
з дисципліни «фізика»
Тема: «Вивчення спектра атому водню і визначення сталої Ридберга»
Виконав: студент Балан Олександр
1 курсу, 1 групи
Факультету ІСіТ
Спеціальності 6101
«Комп’ютерні науки»
Перевірила: Бабинюк О.І.
Київ 2012
Вивчення спектра атому водню і визначення сталої Ридберга
Мета роботи: Перевірити на практиці постулати Бора, дослідити спектр атому водню, визначити сталу Ридберга.
Завдання до роботи: Вивчити постулати Бора. Визначити довжини хвиль, які відповідають переходу атому у збуджений стан та довжини хвиль, які випромінює атом при переході з одного квантового стану в інший.
Виконання роботи:
1.Ознайомилися з програмою «Открытая физика» та будовою вікна для виконання лабораторної роботи.
2. Помістили електрон в основний стан, тобто стан в якому він рухається по найближчій до ядра орбіті (n=1).
3. Підвели мишу до орбіти 2 та натиснули на кнопку миші, таким чином електрон переходить у збуджений стан, поглинаючи квант з довжиною хвилі λ 12.
λ 12=121 нм.
Підвели
мишу до орбіти 1 і натиснули на клавішу
миші, повернули електрон в основний
стан.
λ 21=121нм.
Значення довжин хвиль λ12= λ 21 виявилися рівними. Це означає те, що при переході у збуджений стан електрон поглинає квант світла такої самої довжини, яку він віддає при переході в основний стан. За другим постулатом Бора: при переході атома з одного квантового стану в інший атом випромінює чи поглинає квант електромагнітного випромінювання(фотон). Енергія випроміненого чи поглинутого фотона дорівнює різниці енергій стаціонарних станів.
4.Аналогічно визначили довжини хвиль:
λ13= λ31=102 нм.
λ14= λ41=97 нм.
λ15= λ51=95 нм.
λ16= λ61=94 нм.
5. Аналогічно провели вимірювання для більших переходів:
λ23= λ32=656 нм.
λ24= λ42=484 нм.
λ25= λ52=434 нм.
λ26= λ62=410 нм.
λ34= λ43=1875 нм.
λ35= λ53=1282 нм.
λ36= λ63=1094 нм.
λ45= λ54=4051 нм.
λ46= λ64=2625 нм.
λ56= λ65=7485 нм.
6.
Замалювали положення спектральних
ліній.
7. Спектральні серії на малюнку позначені кольорами – синім, зеленим та відтінками червоного. Річ у тім, що деякі спектральні лінії, що знаходяться в діапазоні видимого світла зображаються частіше за все кольоровими смужками. Ці лінії відповідають переходам на другу стаціонарну орбіту з більш віддалених орбіт(серії Бальмера). Ультрафіолетове випромінювання умовно зображено синіми смужками, інфрачервоного випромінювання - червоними. Зелені смужка це проміжне між інфрачервоним та ультрафіолетовим, а отже це видиме світло.
8. Для
кожного з отриманих значень довжин
хвиль
розрахуємо сталу Ридберга, застосовуючи
формулу Бальмера-Рітца: R∞
=
;
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
R∞
=
м-1
9.
Обчислюємо середнє арифметичне значення
здобутих вище значень сталої Ридберга.
R∞сер
=
10976270 м
-1.
Як бачимо, значення здобуте нами, майже
не відрізняється від табличного R∞
=
м-1.
Різниця пояснюється округленням під
час обчислень.
10. Висновок:
У даній лабораторній роботі, ми перевірили на практиці постулати Бора(Другий постулат Бора свідчить, що при переході атома з одного квантового стану в інший, атом випромінює чи поглинає квант електромагнітного випромінювання (фотон). Перший постулат Бора свідчить, що в стаціонарному стані атом не випромінює жодних квантів світла). Також ми дослідили спектр атому водню та вияснили, що в його спектрі є як ультрафіолетове, як інфрачервоне і навіть мала частка видимого світла. Ми експериментально визначили довжини хвиль, які відповідають переходу атому у збуджений стан та довжини хвиль, які випромінює атом при переході з одного квантового стану в інший. Потім ми розрахували сталу Ридберга, шляхом застосування формули Бальмера-Рітца та вирахувавши середнє арифметичне з доволі немалої кількості експериментів. Виявилось, що отримане значення та значення табличної сталої майже не відрізняється, а отже ми експериментально впевнилися в достовірності сталої Ридберга.