Опис установки.

В даній роботі встановлюється наявність дискретних енергетичних рівнів у атомів ксенону. Для візуального спостереження вольтамперної характеристики тиратрона ТГЗ – 0,1/0,3, наповненого ксеноном, використовується осцилограф. На тиратрон подається змінна напруга, яку знімають із звукового генератора ГЗШ. Блок схема установки приведена на рис.3.

Рис.3

Спад напруги на опорі пропорційний анодному струму. Подаючи напругу на осцилограф (вхід “У”) можемо слідкувати за її зміною. Осцилограф працює в режимі “Розгортка”. Напруга, що подається зі звукового генератора, вимірюється вольтметром V. Змінюючи величину напруги, міняємо характер зіткнень електронів з атомами ксенону. Через це на вольтамперній характеристиці появляються провали.

Фіксуючи напругу , при якій падає анодний струм, знаходимо енергію , яку електрон віддає атому ксенону (∆U – різниця між сусідніми значеннями фіксованих напруг).

Порядок виконання роботи.

1. Зібрати схему установки. Робота осцилографа синхронізується зовнішнім джерелом: клема 600 Ом звукового генератора з’єднується з клемою “Зовнішня синхронізація” осцилографа.

2. Включити звуковий генератор, зменшити до нуля напругу, яку знімають з нього. Частота на генераторі в межах 1 кГц.

3. Включити осцилограф і отримати чітке зображення прямої лінії, розташованої посередині осцилографічної трубки.

4. Подати на тиратрон напругу із звукового генератора. Зафіксувати появу першого провалу на осцилографі і напругу, при якій він появився.

5. Збільшуючи напругу, зафіксувати подібним чином другий і слідуючи провали вольтамперної характеристики, яку слід замалювати з осцилографа.

6. Розрахувати частоту випромінювання збудженого атома ксенону.

Контрольні запитання.

1. Сформулювати постулати Бора.

2.Поясніть, як виникає зображення вольтамперної характеристики на екрані.

3. Приведіть характеристику зміни сіткового струму тиратрона від напруги.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Номер задачі	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33

[1] – [3], [19]

Лабораторна робота №53

ВИВЧЕННЯ СПЕКТРА ВОДНЮ: ВИЗНАЧЕННЯ СТАЛОІ РІДБЕРГА ТА СТАЛОІ ПЛАНКА.

Мета роботи: вивчення закономірностей спектра водню, визначення сталої Рідберга та сталої Планка.

Обладнання: монохроматор, газорозрядна трубка з воднем, ртутна лампа з блоком живлення.

Відповідно з постулатами Бора атом випромінює енергію квантами , що визначаються як різниця двох енергетичних станів і атома:

,

(1)

де – постійна Планка; – частота випромінювання кванта, – швидкість світла, – довжина випромінюваної хвилі.

Для атома водню теорія Бора дає наступне значення енергії :

.

(2)

Тут – маса і – заряд електрона, – електрична постійна, – головне квантове число.

Разом (1) і (2) приводять до наступного результату:

(3)

або

.

(4)

Постійний коефіцієнт , що стоїть перед дужкою, названо постійною Рідберга :

.

(5)

В даній лабораторній роботі експериментально визначається значення шляхом вимірювання довжини хвилі з допомогою монохроматора та встановлення конкретних значень та . Отримане значення можна співставити з його теоретичним значенням.

Врахування скінченності маси ядра, навколо якого рухається електрон, змінює дещо величину і вона визначатиметься як так:

.

(6)

Розв’язання задачі для атома водню за допомогою рівняння Шредінгера:

,

(7)

де – радіус орбіти, – хвильова функція, – енергія електрона, дає для спектра енергії вираз (2). При розв’язанні рівняння (7) може набувати як додатних, так і від’ємних значень, що відповідає неперервним та дискретним енергетичним рівням атома.

З допомогою експериментальних даних по дослідженню спектру водню (серія Бальмера ) можна також знайти сталу Планка. Формулу для цього одержимо з (1) та (4), вона має вигляд:

.

(8)