Порядок выполнения работы

1. Определите нулевое положение зрительной трубы .

Для этого установите корпус с зрительной трубой гониометра-спектрометра так, чтобы ось зрительной трубы 1 совпадала с осью коллиматора 2. Газоразрядную трубку установите строго перед целью коллиматора. В окуляр 3 зрительной трубы должно быть видно четкое изображение светящейся щели. Совместите изображение щели с верти­кальной линией креста окуляра. С помощью винта 6 зафиксируйте положение зрительной трубы. При закрепленном винте 6 плавная регулировка осуществляется микрометрическим винтом 7. Отсчет углов производится при помощи оптического микроскопа.

Поле зрения отсчетного микроскопа приведено на рис. 3. В левом окне наблюдаются изображения диаметрально противоположных участков лимба и вертикальный индекс, в правом окне – деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс. Чтобы снять отсчет по лимбу, необходимо повернуть маховичок 8 оптического микрометра (см. рис. 2) так, чтобы верхние и нижние изображения штрихов лимба в левом окне точно совместились.

Рис. 3

Число градусов будет равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует отсчитанному числу градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180°.

Число единиц минут отсчитывается по шкале микрометра в правом окне по левому ряду чисел.

Число десятков секунд – в том же окне по правому ряду чисел.

Число единиц секунд равно числу делений между штрихами, соответствующими отсчету десятков секунд, и неподвижным горизонтальным индексом. Положение, показанное на рис. 3, соответствует отсчету 0°15'57".

2. На столике 5 гониометра установите дифракционную решетку так, чтобы угол падения составил примерно 40–50°. Зрительную трубу поверните так, чтобы в окуляр была видна светящаяся щель, отраженная от решетки. Это нулевой максимум. Совместите щель с вертикальной линией креста окуляра и произведите отсчет, соответствующий главному максимуму , так же как в пункте 1.

3. Определите углы, соответствующие максимумам первого порядка для различных линий спектра. Поворотом зрительной трубы найдите спектральные линии – красную, синюю и фиолетовые. Для каждой из них проведите измерение угла . Как видно из рис. 4, углы (один и тот же для всех линий) и (для каждой линии свой) связаны с углами и соотношениями:

(27)

По формуле (26) определите длины волн

спектральных линий, а затем согласно (25) рассчитайте по каждой из линий энергию ионизации атома водорода. При Рис. 4

этом для красной линии k = 3, для синей k = 4, для фиолетовых k = 5,6. Найдите среднее значение энергии ионизации и выразите его в электрон-вольтах.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте постулаты Бора.

2. Почему ядро при описании атома можно считать неподвижным?

3. Запишите выражение для потенциальной энергии электрона в поле ядра

4. Может ли полная энергия электрона в поле ядра принимать произвольные значения?

5. Чему соответствуют состояния с полной энергией электрона превышающей нулевое значение?

6. Что называется энергией ионизации атома?

7. Каким является спектр поглощения атомов водорода?

8. Какие серии в спектре излучения атомов водорода Вам известны?

9. Какому участку спектра соответствует серия Лаймана?

11. В результате каких переходов образуются линии серии Бальмера, соответствующие видимому участку спектра?

12. Исходя из принципа Гюйгенса – Френеля получите формулу (26).