Determinarea constantei Rydberg

Determinarea constantei Rydberg

Marime: 32 kb
Descarcari: 772

UNIVERSITATEA "POLITEHNICA" DIN BUCUREŞTI CATEDRA DE FIZICĹ LABORATORUL DE FIZIC| ATOMIC| {I FIZICA CORPULUI SOLID BN - 031 B DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG 1997 DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG 1. Scopul lucrrii Determinarea constantei implicat `n seriile spectrale ale atomilor hidrogenoizi 2. Teoria lucrrii Atomii fiecrui element emit, atunci când sunt excita]i (de exemplu `ntr-o descrcare `n gaz), un spectru optic caracteristic de radia]ii, dup care poate fi identificat acel element. Spectrele elementelor chimice sunt cu atât mai complicate, cu cât numrul lor de ordine Z este mai mare. Spectrele optice ale atomilor sunt datorate electronilor optici, adic electronilor ce se gsesc pe orbita periferic. Spectroscopi[tii experimentali au stabilit c toate liniile din diferitele serii spectrale ale atomului de hidrogen pot fi descrise printr-o rela]ie general care d lungimea de und a liniilor spectrale: (1) ~n aceast rela]ie n [i m sunt numere `ntregi, T(m) [i T(n) sunt termeni spectrali, iar este constanta Rydberg. Explicarea liniilor spectrale ale atomului de hidrogen a constituit o verificare de succes a teoriei atomului de hidrogen dat de Niels Bohr. Bohr afirm c nu exist decât anumite orbite permise pentru electron, corespunztoare unor stri sta]ionare. El emite urmtoarele postulate: I. Atomul se poate afla `ntr-un [ir discret de stri sta]ionare, determinate de [irul discret ale energiei totale. ~n aceste stri atomul nici nu emite, nici nu absoarbe energia. II. Energia atomului poate varia discontinuu, prin trecerea de la o stare sta]ionar de energie total la alt stare sta]ionar de energie total . Frecven]a fotonului absorbit sau emis este dat de rela]ia: (2) procesul de absorb]ie având loc `n cazul `n care electronul trece de pe o orbit mai apropiat de nucleu pe una mai deprtat, iar emisia atunci când parcurge drumul invers. Specificarea orbitelor permise se ob]ine prin introducerea condi]iei de cuantificare enun]at de Bohr care precizeaz c mrimea momentului cinetic al electronului pe orbitele permise trebuie s fie egal cu un numr `ntreg de : (3) unde [i n = 1, 2, 3,.... Energia total En pe orbita n este cuantificat: (4) unde m este masa electronului, e este sarcina electronului, este permitivitatea electric a vidului, h este constanta lui Planck, iar n este numrul cuantic principal. ~n mecanica cuantic energia electronului din atomul de hidrogen, expresia (4), se afl prin integrarea ecua]iei Schrödinger, fr a se mai introduce condi]ia (3). Energia total a electronului este negativ, ceea ce exprim faptul c electronul se afl legat `n câmpul electromagnetic al nucleului. Folosind rela]iile (2) [i (4) se ob]ine: (5) care comparat cu (1), rezult: , (6) expresie ob]inut `n cazul modelului `n care s-a considerat protonul imobil. Din (2) pot fi gsite toate lungimile de und ale liniilor diferitelor serii spectrale ale hidrogenului. O serie spectral reprezint totalitatea liniilor spectrale care au un nivel energetic de baz comun (fig.1), nivelul pe care se introduc electronii. Astfel exist seria Lyman la care nivelul energetic comun este corespunztor lui m=1 (`n rela]ia (5)), iar [i are liniile `n domeniul ultraviolet; seria Balmer (vizibil) la care m=2 [i n=3, 4, 5; seria Paschen la care m=3 [i n=4, 5, iar liniile spectrale au lungimile de und corespunztoare radia]iilor din infraro[u etc. Fig. 1 ~n aceast lucrare se va studia seria spectral Balmer, determinându-se lungimile de und pentru liniile prezentate `n figura 2. Fig. 2 ~n cazul seriei Balmer, rela]ia (1) devine: de unde rezult constanta Rydberg: (8) 3. Dispozitivul experimental Spectrul hidrogenului `n vizibil este `nregistrat pe o plac fotografic (spectrogram) care se afl montat `ntre dou plcu]e de plexiglas. Pe aceea[i plac fotografic, alturi de spectrul hidrogenului, apare [i spectrul mercurului, ca spectru de compara]ie, fiind `nregistrat la acela[i spectroscop [i `n condi]ii identice. Spectrul mercurului prezint un numr mai mic de linii, configura]ia lor putând fi recunoscut conform figurii 2, pe care sunt indicate [i lungimile de und corespunztoare fiecrei linii spectrale. Spectrul hidrogenului con]ine mai multe linii, deoarece pe un film au fost `nregistrate [i linii ale hidrogenului molecular, dar liniile hidrogenului atomic ... care ne intereseaz [i a cror lungime de und o vom determina, au fost `nsemnate la capete cu cerneal. Spectrul mercurului prezint un numr de 17 linii, configura]ia lor putând fi recunoscut conform fig.2. Pentru 9 linii ale mercurului sunt date lungimile de und corespunztoare. Liniile hidrogenului atomic apar]inând seriei Balmer () a cror lungime de und o vom determina apar `n figura 2 `n pozi]iile lor relative fa] de liniile spectrului mercurului. Studierea spectrogramei se face cu un microscop. Msu]a microscopului poate fi deplasat `n plan orizontal, pe dou direc]ii perpendiculare, cu ajutorul a dou [uruburi. Deplasarea `n lungul spectrului permite msurarea pozi]iei unei linii spectrale pe o rigl gradat `n mm, [i un vernier cu precizie de 0,1 mm. Pentru fixarea pozi]iei liniei dorite, ocularul microscopului este prevzut cu un fir reticular. Pentru efectuarea lucrrii sunt necesare: spectrograma cu spectrul hidrogenului atomic vizibil (seria Balmer), cu spectrul mercurului [i un microscop. 4. Modul de lucru Privind prin ocular, se potrive[te oglinda microscopului pentru a avea o bun iluminare. Pentru a nu se sparge spectrograma, pozi]ia ini]ial a microscopului trebuie s fie cu obiectivul lipit de spectrogram ca apoi s se ridice treptat tubul microscopului, pân când liniile spectrale apar clare. Se verific paralelismul `ntre liniile spectrale [i firul reticular, a[ezarea paralel a firului reticular fcându-se prin rotirea ocularului. Se identific spectrul mercurului [i al hidrogenului privind `ntâi spectrograma cu ochiul liber [i apoi la microscop. Se citesc pe rigla gradat (prin suprapunerea firului reticular pe fiecare linie) pozi]iile ale celor 9 linii ale mercurului, pentru fiecare sunt date lungimile de und. Se citesc, de asemenea, pe rigla gradat pozi]iile ale celor 4 linii din seria hidrogenului (). Se traseaz pe hârtie milimetric curba de etalonare pentru mercur. Având pozi]iile ale celor 4 linii ale hidrogenului se scot din curba de etalonare lungimile de und ale liniilor necesare pentru calcularea constantei lui Rydberg. 5. Prelucrarea datelor experimentale Datele msurate pentru liniile se trec `ntr-un tabel de forma (a). Se calculeaz constanta Rydberg conform rela]iei (8); valorile ob]inute se trec `n tabelul (a). Tabel a Linia x (mm) ( (Ĺ) n RH H( Se calculeaz valoarea medie . 6. ~ntrebri 1. Ce este o linie spectral? 2. Ce este un termen spectral? 3.Ce postulate au stat la baza stabilirii de ctre Bohr a formulei energiei corespunztoare electronilor `n atomul de hidrogen? Powered by http://www.referat.ro/ cel mai complet site cu referate

DESCARCA