Wyznaczanie stałej Rydberga, energii jonizacji i masy

Ćwiczenie 52
Wyznaczanie stałej Rydberga, energii jonizacji i masy zredukowanej
z widma atomu wodoru
I. Wymagania do ćwiczenia
1. Model Bohra atomu wodoru i atomów wodoropodobnych
2. Powstawanie widma emisyjnego
3. Zasada działania spektrometru pryzmatycznego
Literatura
1. J.M. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inżynierów t. 2, WNT, Warszawa 1975
2. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t. 3, Wydawnictwo Naukowe PWN 1994, str. 57
– 74,
II. Metodologia wykonania pomiarów
1. Rurkę Plückera wypełnioną helem włożyć w uchwyt, połączyć z
transformatorem zasilającym rurkę.
Uwaga: Napięcia uzyskiwane w transformatorze są rzędu kV. Należy więc
zachować szczególną ostrożność i nie dotykać części nieosłoniętych rurki i
cewki. Czynności te należy wykonać w obecności osoby prowadzącej zajęcia.
2. Ustawić rurkę tak, aby w obiektywie spektroskopu uzyskać intensywne widmo
liniowe. Jeśli dodatkowo oświetlimy szczelinę Sz światłem białym, to uzyskamy
widmo liniowe na tle widma ciągłego.
3. W celu wyskalowania spektrometru przeprowadzić pomiar położenia LHe
wszystkich widocznych linii widmowych helu.
4. Dla wybranej linii widmowej pomiar położenia powtórzyć 10-krotnie.
5. Zamienić rurkę Plückera na wypełnioną wodorem. Odczytać w analogiczny
sposób jak w p. 3 położenie L wszystkich widocznych linii widmowych.
6. Wyniki pomiarów zapisać w tabeli.
LHe
[-]
He
[μm]
LH
[-]
H
[μm]
u()
[μm]
RH  u(RH)
[m-1]
μ  u(μ)
[kg]
Ej  u(Ej)
[eV]
1
III. Obliczenia
1. Na podstawie pomiarów przeprowadzonych w p. 4 wyliczyć odchylenie
standardowe u(LHe).
2. Wykreślić zależność He  f ( LHe ) . Długości fali dla widma helu podane są w
tabeli poniżej.
3. Przeprowadzić próbę dopasowania funkcji drugiego stopnia do punktów
pomiarowych dla helu, wykorzystując w tym celu program ORIGIN lub EXCEL.
4. Wyznaczyć długości fal badanego widma. Wyznaczyć niepewność u().
5. Obliczyć wartości stałej Rydberga RH, masy zredukowanej μ i energii jonizacji
Ej.
6. Niepewności u(RH), u(μ), u(Ej) obliczyć jako niepewność złożoną.
Długość fali najsilniejszych linii widzialnych widma emisyjnego helu
2
He [m]
Barwa
natężenie
0,7065
0,6678
0,5876
0,5411
0,5047
0,5015
0,4921
0,4685
0,4471
0,4387
czerwona
czerwona
żółta
żółto-zielona
zielona
zielona
zielono-niebieska
niebieska
fioletowa
fioletowa
słaba
silna
bardzo silna
bardzo słaba
słaba
silna
umiarkowana
silna
silna
bardzo słaba