Выполнение работы
-
В начале наводят щель спектроскопа на окно. При этом наблюдается сплошной спектр излучения Солнца. Из наблюдения этого спектра можно сделать вывод о том, что лучи с меньшей длиной волны имеют большой показатель преломления, чем лучи с большей длиной волны (дисперсия).
-
Подаем напряжение на разрядную трубку с парами ртути. Наводим щель спектрографа на яркую часть газоразрядной трубки. В спектрографе видны несколько линий (три). Эти линии можно идентифицировать, используя таблицы спектральных линий.
-
По этим линиям строится градуировочный график.
-
Заменяем ртутную трубку на водородную. В спектрографе видны 4 линии, которые соответствуют серии Бальмера, т.е. переходам на второй энергетический уровень с вышележащих.
-
Эти линии снова идентифицируются по градуированному графику, т. е. по показаниям на барабане, используя градуированный график определяют длину волны.
-
Зная длину волны и номер верхнего уровня соответствующей линии по формуле Бальмера определяют постоянную Ридберга.
-
Эти измерения и вычисления повторяют для каждой из наблюдаемых линий водорода.
Контрольные вопросы
-
Из каких элементарных частиц состоит атом? Их краткие характеристики (масса, заряд, спин, магнитный момент).
-
Каковы размеры атомов и ядер? Если размеры ядра увеличить до размеров футбольного мяча, то каковы будут размеры атома?
-
Каковы могут быть причины свечения атомов газа?
-
Что такое валентные электроны и какова их роль?
-
Каким уравнением описывается атомная система? Записать его для атома водорода и объяснить.
-
Почему спектр излучения Солнца сплошной, а спектр излучения газоразрядных трубок линейчатый?
Литература
1. Савельев И. В. Курс общей физики: Учебное пособие. Т. 3. - М.: Наука, 1982 - 304 с.
Справочные материалы
Таблица 1
Основные единицы измерения физических величин
в Международной системе
|
Величина |
Обозначение величины и определяющее уравнение |
Единица |
Обозначение единицы |
Соотношение единиц СИ с единицами других систем |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
I. Основные единицы |
||||
|
Длина |
L |
метр |
м |
1 м = 106 мкм = = 1010 А 1 м= 102 см |
|
Масса |
m |
килограмм |
кг |
1 кг = 0,102т.е.м |
|
Время |
t |
секунда |
с |
|
|
Температура |
Т |
Кельвин |
К |
|
|
Сила тока |
I |
ампер |
А |
1 А = 3 ∙109 СГС |
|
Сила света |
J |
кандела |
кд |
|
|
Количество вещества |
v |
моль |
моль |
1 моль = 10-3 кмоль |
|
II. Дополнительные единицы |
||||
|
Плоский угол |
|
радиан |
рад |
1 рад = 57,30 |
|
Телесный угол |
|
стерадиан |
ср |
|
Таблица 2
О
Физическая
величина Обозначение Числовое
значение постоянной в СИ
Число
Авогадро (число
молекул
в одном моле вещества)
Na
6,02∙1023
моль-1
Универсальная
газовая постоянная R 8,32
Дж/(К-моль) Постоянная
Больцмана К 1,38∙10-23
Дж/К Элементарный
заряд е 1,60∙
10-19
Кл Масса
электрона m 9,11∙10-31
кг Удельный
заряд электрона e/m 1,76
∙1011
Кл/кг
Постоянная
Стефана- Больцмана σ 5,67∙
10-8
Вт/(м2∙К4) Постоянная
Планка h 6,63∙
10-34
Дж∙с Постоянная
Ридберга R 1,10∙107
м-1 Скорость
света в вакууме с 2,998∙
108
м/с
Таблица 3
|
Вещество |
Плотность, 103 кг/м3 |
Модуль Юнга, 1010 Па |
|
Алюминий |
2,7 |
6,9 |
|
Вольфрам |
19,3 |
38 |
|
Железо |
7,9 |
19,6 |
|
Латунь |
8,4 - 8,7 |
11,4 |
|
Медь |
8,9 |
11,8 |
|
Свинец |
11,3 |
1,56 |
|
Серебро |
10,5 |
7,4 |
|
Сталь |
7,7 - 7,9 |
21,6 |
Таблица 4
Коэффициент
Стьюдента 
|
n |
|
||||||||
|
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,95 |
0,98 |
0,99 |
0,999 |
|
|
2 |
1,00 |
1,38 |
2,0 |
3,1 |
6,3 |
12,7 |
31,8 |
63,7 |
636,6 |
|
3 |
0,82 |
1,06 |
1,3 |
1,9 |
2,9 |
4,3 |
7,0 |
9,9 |
31,6 |
|
4 |
0,77 |
0,98 |
1,3 |
1,6 |
2,4 |
3,2 |
4,5 |
5,8 |
12,9 |
|
5 |
0,74 |
0,94 |
1,2 |
1,5 |
2,1 |
2,8 |
3,7 |
4,6 |
8,6 |
|
6 |
0,73 |
0,92 |
1,2 |
1,4 |
2,0 |
2,6 |
3,4 |
4,0 |
6,9 |
|
7 |
0,72 |
0,90 |
1,1 |
1,4 |
1,9 |
2,4 |
3,1 |
3,7 |
6,0 |
|
8 |
0,71 |
0,90 |
1,1 |
1,4 |
1,9 |
2,4 |
3,0 |
3,5 |
5,4 |
|
9 |
0,71 |
0,90 |
1,1 |
1,4 |
1,9 |
2,3 |
2,9 |
3,4 |
5,0 |
|
10 |
0,70 |
0,88 |
1,1 |
1,4 |
1,8 |
2,3 |
2,8 |
3,3 |
4,8 |
|
11 |
0,70 |
0,88 |
1,1 |
1,4 |
1,8 |
2,2 |
2,8 |
3,2 |
4,6 |
|
: |
: |
: |
: |
: |
: |
: |
: |
: |
: |
|
∞ |
0,67 |
0,84 |
1,0 |
1,3 |
1,6 |
2,0 |
2,3 |
2,6 |
3,3 |
Таблица 5
Свойства ферромагнитных материалов
|
Название |
Максимальная
проницаемость |
Коэрцитивная сила Н, А/м |
Точка Кюри, 0С |
|
Железо |
5000 |
79,6 |
770 |
|
45 Пермаллой |
25000 |
23,9 |
440 |
|
45 Ni, 54 Fe |
|
|
|
|
Супермаллой |
800000 |
0,32 |
400 |
|
79 Ni, 5 Мо, 15 Ре |
|
|
|
|
Сендаст |
120000 |
3,98 |
500 |
|
9 Si, 5 А1, 85 Fe |
|
|
|
Таблица 6
Скорость звука в
газах и жидкостях
парамагнетиков и диамагнетиков
|
Парамагнетики |
(μ - 1) ∙ 106 |
Диамагнетики |
(1-μ)∙106 |
|
Азот |
0,013 |
Бензол |
7,5 |
|
Алюминий |
23 |
Висмут |
176 |
|
Воздух |
0,38 |
Вода |
9,0 |
|
Вольфрам |
176 |
Водород |
0,063 |
Таблица 7
|
Вещество |
Температура, 0С |
Скорость, 102 м/с |
|
Воздух (сухой) |
0 |
3,31 |
|
100 |
3,87 |
|
|
- 182,4 |
1,81 |
|
|
Водород |
18 |
13,01 |
|
Кислород |
0 |
3,17 |
|
Водяной пар (насыщенный) |
110 |
4,13 |
|
Вода (пресная) |
20 |
14,10 |
|
Эфир |
0 |
11,4 |
Таблица 8
Скорость звука в твердых телах
|
Твердое тело |
Скорость, 102 м/с |
|
Алюминий |
51,0 |
|
Железо (кованое) |
49-51 |
|
Золото |
20,8 |
|
Свинец |
12,3 |
|
Сталь |
47-52 |
|
Стекло (флинтглас) |
40 |
|
Дуб (вдоль волокна) |
40-44 |
|
Резина |
0,5-0,7 |
Таблица 9
Показатель преломления (средние значения
для видимой части спектра)
|
Вещество |
Показатель преломления |
|
Воздух |
≈1,0 |
|
Алмаз |
2,42 |
|
Вода |
1,33 |
|
Сероуглерод |
1,63 |
|
Стекло |
1,50 |
|
Канадский бальзам |
1,53 |
|
Исландский шпат |
n0 = 1,66 ne = 1,49 |
Таблица 10
Скорость света
|
Вещество |
Скорость, 108 м/с |
|
Воздух Вода Стекло Алмаз |
≈ 3 2,26 2,0 1,24 |
Таблица 11
Наиболее яркие линии в спектре испускания ртутной лампы
|
Цвет линии |
Длина волны, нм |
|
Красно-оранжевый |
623,4 |
|
Желтый |
578,0 |
|
Светло-зеленый |
546,0 |
|
Сине-зеленый |
491,6 |
|
Синий |
435,8 |
|
Фиолетовый |
406,2 |
Таблица 12
Коэффициенты черноты некоторых веществ
|
Вещество |
Коэффициент черноты при Т= 15000 К |
|
Вольфрам |
0,15 |
|
Платина |
0,15 |
|
Молибден |
0,12 |
|
Железо |
0,11 |
|
Серебро |
0,04 |
|
Уголь |
0,52 |
|
Окись никеля |
0,84 |
Таблица 13
Наиболее яркие линии в спектре испускания газов
|
Линия |
Длина волны; нм |
|
Водород |
|
|
Фиолетовая |
410,2 |
|
Голубая |
434,0 |
|
Зелено-голубая |
486,1 |
|
Красная |
656,3 |
|
Неон |
|
|
Ярко-красная |
640,2 |
|
Красно-оранжевая левая из двух близких |
614,3 |
|
Желтая |
585,2 |
|
Гелий |
|
|
Фиолетовая |
388,9 402,6 |
|
Голубая |
447,1 471,3 |
|
Желтая |
587,6 |
Таблица 14
Работа выхода электронов из металла
|
Металл |
Работа выхода, эВ |
|
Калий |
2,2 |
|
Литий |
2,3 |
|
Натрий |
2,5 |
|
Платина |
6,3 |
|
Серебро |
4,7 |
|
Цинк |
4,0 |
Пластинин Василий Васильевич
ФИЗИКА
Лабораторный практикум
Учебное пособие
Редактор Т. М. Капанина
Издат. № 407
Раб. прогр. 2.3.1 -2.3.18
Лицензия № 021278 от 06.04.98
Подписано в печать 5.09.01. Формат 60 х 80 1/16
Бумага типогр. Оперативный способ печати.
Усл.печ.л. 5,7. Уч.-изд. л. 5,4,Тираж 500 экз. Заказ
№20 Цена договорная
Издательско-полиграфический центр ОГИС
Редакционно-издательский отдел ОГИС