Порядок выполнения работы. Работа выполняется на дифракционном спектрографе дфс-8, име­ющем большую дисперсию и разрешающую силу

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Работа выполняется на дифракционном спектрографе ДФС-8, име­ющем большую дисперсию и разрешающую силу. Для получения спектра натрия, в качестве источника света используется натриевая лампа. Спектрограф имеет шкалу, служащую для определения (ориентировочно) длин волн спектральных линий. Для более точного определения значений длин волн следует пользоваться градуировочным графиком. Для измерения относительного положения спектральных линий используется окулярный микрометр.

1. Ознакомьтесь с оптической схемой дифракционного спектрографа, принципом действия и ме­то­дикой работы с ним, используя инструкцию к прибору.

2. Установите ширину входной щели спектрографа 0,1 мм. На установку ширины щели обратите особое внимание! Барабан следует поворачивать очень осторожно, не перекручивая его, т.к. в противном случае систему регулировки щели, а значит и сложный прибор можно испортить.

3. Установите на рельсе натриевую лампу и оба конденсора, которые создают наи­лучшие условия для освещения щели, добейтесь равномерной и наиболее сильной ос­ве­щенности щели. При этом свет должен заполнять кружок, изображенный на крышке вход­ной щели.

4. Зажгите натриевую лампу, включите шкалу спектрографа и подсветку шкалы окулярного микрометра.

5. Введите желтый дублет натрия в поле зрения окулярного микрометра. Затем диафраг­мой и установкой ширины входной щели спектрографа добейтесь четкого изо­бражения спектральных линий. Если установить резкость не удается, обратитесь к лаборанту.

6. Определите с помощью окулярного микрометра длины волн компонент желтого дублета на­трия. Дела­ется это так. В поле зрения окулярного микрометра видна светящаяся шкала спектрографа, не­под­вижная шкала окулярного микрометра и перекрестие окуляра, перемещающееся с помо­щью барабана микрометра. Деления шкалы спектрографа указаны в нанометрах (1нм=10^-9 м), цена деления шкалы окулярного микрометра 1 мм. Барабан микрометра разделен на 100 делений. Шаг барабана (т.е. перемещение барабана при одном его обороте) равен 1 мм, следовательно, поворот барабана на 1 деление соответствует перемещению перекрестия на 0,01 мм. Полный отсчет окулярного микрометра складывается из отсчета по неподвижной шкале и отсчета по барабану. Совместите перекрестие окуляра с одним из делений шкалы спектро­графа l₁. Пусть показание микрометра будет при этом N₁. Затем, вращая барабан, передвиньте перекрестие к следующему делению шкалы l₂ и снимите новое показание микрометра N₂. Отношение Dl = l₁– l₂ к DN = N₁ – N₂ даст вам цену деления микрометра.

7. Определите положение спектральных линий дублета на шкале спектрометра с помощью микрометра. Зная цену деления окулярного микрометра, найдите длины волн спектральных линий.

8. Начертите схему энергетических уровней и укажите переходы, к которым отно­сятся найденные спектральные линии.

9. По полученным длинам волн компонент желтого дублета, рассчитайте величину тонкого расщепления. Для этого, используя связь частоты с длиной волны и выражения для разности частот дублета (11), найдите величину эффективного заряда Z _эфф. По найденному Z _эфф и формулам (9) и (10) вычислите добавочную энергию, являющуюся резуль­татом спин-орбитального взаимодействия, а также постоянную экра­нирования

а=Z – Z_эфф.

10. Определите длины волн, укажите соответствующие им переходы на схеме энергети­ческих уровней, построенной в электрон-вольтах. (Схема с указанными переходами должна быть в отчете). Укажите, к каким сериям относятся определенные вами спектральные ли­нии.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем сходство и различие спектров излучения щелочных атомов и атома водорода? В чем причина этого?
2. Что называется тонкой структурой атомных уровней? Чем она объясняется?
3. Оцените величину магнитного поля, создаваемого движущимся в атоме валентным электроном. Для оценки примите радиус электронной орбиты равным 10^–8 см.
4. Если атом поместить в сильное магнитное поле, изменится ли расстояние между линиями тонкой структуры? Насколько сильным должно быть это поле?
5. Почему Z _эфф >1?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Дата добавления: 2014-11-29