balmerova série
DESCRIPTION
Balmerova série. M. Benc, F. Grepl, J. Stuchlý. Balmerův experiment. Balmerova série je jedním z prvních důkazů kvantování energie jednotlivých elektronů atomu. Experiment vychází ze spektra viditelného záření vydávaného atomy v elektrických výbojích a v plynech. Bohrův model atomu. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Balmerova série
M. Benc, F. Grepl, J. Stuchlý
Balmerův experiment
• Balmerova série je jedním z prvních důkazů kvantování energie jednotlivých elektronů atomu.
• Experiment vychází ze spektra viditelného záření vydávaného atomy v elektrických výbojích a v plynech.
Bohrův model atomu
• Důležitým krokem vedoucím k vzniku Bohrova modelu atomu bylo objevení energetických kvant.
• Balmerova série vychází právě z Bohrova modelu atomu. Z tohoto modelu vyplývají Bohrovy postuláty
Bohrovy postuláty
• Atomy a jejich soustavy mohou setrvávat delší dobu v určitých stavech (stacionárních), ve kterých nevyzařují ani nepohlcují energii.
• Při přechodu z jednoho stacionárního stavu na jiný dojde k vyzáření nebo k pohlcení energie ve formě fotonu.
Balmerova série vodíku
Metodika měření
• K získání spektrálních čar využíváme refrakce světla na optickém hranolu.
• Měříme pomocí přesného spektrometru-goniometru.
• Jako zdroj záření jsme použili rtuťovou, vodíkovou a sodíkovou výbojku (dále jen Hg, H a Na výbojka).
Lámavý hranol
- deviační úhel
- lámavý úhel
pro minimální deviaci (α1
= α2) paprsku dostaneme vzorec:
kde n je index lomu hranolu
Disperzní závislost hranolu
• K dispozici jsme měli vlnové délky spektrálních čar Hg výbojky. Bylo tedy potřeba vypočítat index lomu hranolu, nakreslit graf a fitováním funkcí určit disperzní vztah.
Disperzní závislost hranolu
• Index lomu hranolu jsme vypočítali pomocí naměřených hodnot deviačního úhlu.
• Fitem nelineární funkcí jsme obdrželi parametry:
a = (1,705760 ± 0,000438)
b = (18,151880 ± 0,242113)
c = (224,972451 ± 1,678713)
pro vzorec
kde n() je index lomu hranolu; a, b, c jsou parametry a vlnová délka spektrální čáry
Vlnová délka spektra H• Z deviačních úhlů spočítáme index lomu i pro spektrum vodíku a
zároveň s parametry dosadíme do již známého vzorce a zjistíme tak vlnovou délku vodíkového spektra:
Hα = 657,1620369 (červené světlo)
Hβ = 486,1294651 (tyrkysové světlo)
Hγ = 433,8589509 (modré světlo)
Výpočet Rydbergovy konstanty
• K výpočtu Rydbergovy konstanty použijeme vzorec pro výpočet vlnové délky záření vyzářeného při změně energetické hladiny
R = (10963,7 ± 6,1)*103 m-1
Sodíkový dublet
• Změřili jsme deviační úhly sodíkového dubletu pomocí spektrometru a zjistili tak úhlovou vzdálenost dubletu čítající 0°0´25´´.
• Pomocí rozlišovací schopnosti hranolu jsme zjistili délku strany
a = 4,296732 mm, což je nejkratší možná délka hranolu schopného dublet rozlišit.
Shrnutí
barva čáry
[nm]naměřené hodnoty
[nm] tabulkové hodnoty
červená 657,162 656,27
tyrkysová 486,129 486,13
modrá 433,859 434,05
R[m-1]R[m-1]
tabulkové hodnoty
(1096,369 ± 0,611)·104 1096,775 ·104
Poděkování
Bez obětavých lidí, kteří pořádají Týden vědy bychom vůbec nemohli toto prosté měření zrealizovat. Náš dík patří jim a především garantovi našeho projektu Ing. Davidovi Tlustému.