4. Порядок выполнения работы
Задание 1. Градуирование спектроскопа
1. Подключить трубку с гелием или неоном к индукционной катушке и включить ток.
2. Наблюдая спектр газа и, осторожно вращая микровинт, привести указатель окуляра (визирную нить) оптической трубы спектроскопа в совпадение с первой, хорошо различимой линией, например, ярко-красной. Сделать отсчёт по основной шкале и нониусу спектроскопа. Затем, вращая микровинт, перевести указатель на следующую, хорошо видимую линию и опять сделать отсчёт по шкале спектроскопа и т. д. Результаты измерений занести в табл. 1, предварительно записав в неё известные длины волн спектра, по которому ведётся градуировка. Длины волн спектра выписать из табл. 3.
3. Построить градуировочный график, откладывая на миллиметровой бумаге по оси абсцисс длины волн, а по оси ординат — показания прибора.
Таблица 1
|
Цвет спектральной линии в спектре гелия или неона |
Длины волн для гелия или неона (ось Х) |
Показания шкалы спектроскопа для линий гелия или неона (ось У) |
|
|
|
|
Задание2. Исследование спектра испускания водорода и определение длин волн основных линий серии Бальмера
1. Подключить трубку с водородом к индукционной катушке и включить ток.
2. Совмещая визирную нить окуляра с различными линиями в спектре водорода, сделать отсчёт по шкале спектроскопа. Результаты отсчёта занести в табл. 2.
3.
Пользуясь градуировочной кривой
спектроскопа (задание 1), определить
длины волн отдельных линий водорода.
Для этого нанести на ось
показание по шкале спектроскопа и из
этой точки восстановить перпендикуляр
до пересечения с кривой градуирования.
Опуская из точки пересечения перпендикуляр
на ось
,
найти соответствующее значение длины
волны в спектре водорода.
4. Найденные значения длин волн занести в табл. 2.
Таблица 2
|
Цвет спектральной линии в спектре водорода |
Показания шкалы спектроскопа |
Длина волны |
Погрешность | |
|
из графика |
из таблицы 3 | |||
|
|
|
|
|
|
5.
Вычислить длины волн спектральных линий
водорода, относящихся к серии Бальмера
по формуле (1), используя значение
константы
.
6. Сопоставить длины волн, полученные с помощью графика, с длинами волн, вычисленными по формуле (1).
Контрольные вопросы
1. Какой спектр излучают раскалённые металлы?
2. Какая разница между сплошным, линейчатым и полосатым спектрами?
3. В чём заключается спектральный анализ? В чём его преимущество перед химическим анализом?
4. Какие опыты говорят о том, что законы классической электродинамики неприменимы к внутриатомным процессам?
5. Какое объяснение природы спектров даёт квантовая теория?
6. Какими электронными переходами в атоме водорода вызываются спектральные линии серий Лаймана, Бальмера и Пашена?
7. Что такое дисперсия света? Какая дисперсия называется нормальной?
8. С какой целью производится градуировка спектроскопа?
9. Как по градуировочной кривой спектроскопа произвести спектральный анализ?
Таблица 3 Значения длин волн основных спектральных линий гелия и неона
|
Элемент |
Характеристика спектральных линий |
Длина волны в нм (1 нм=10-9м) |
|
Гелий
|
Красная 1-я слабая |
706,5 |
|
Красная 2-я яркая |
657,8 | |
|
Желтая |
587,6 | |
|
Зеленая 1-я |
501,6 | |
|
Зеленая 2-я |
492,2 | |
|
Голубая |
471,3 | |
|
Синяя |
447,1 | |
|
Фиолетовая I-я |
402,6 | |
|
Фиолетовая II-я |
388,9 | |
|
Неон
|
Красная яркая |
640,2 |
|
Красно-оранжевая из двух близких линий, лежащих ближе к красному концу спектра |
614,3 | |
|
Оранжевая, ближайшая к следующей линии № 4 |
594,5 | |
|
Жёлтая яркая |
585,2 | |
|
Светло-зелёная, ближайшая к линии № 4 |
576,0 | |
|
Зелёная из двух одиноких линий, лежащих ближе к красному концу спектра |
540,0
| |
|
Зелёная из двух одиноких линий, лежащая ближе к фиолетовому концу |
533,0
| |
|
Зеленая правая из пяти равноудалённых линий |
503,1
| |
|
Сине-зелёная одинокая |
484,9 |