Мета роботи. Дослідження молекулярних спектрів поглинання і визначення сталої Планка

Лабораторна робота № 46

дослідження МОЛЕКУЛЯРНИХ СПЕКТРІВ ПОГЛИНАННЯ І Визначення сталої Планка

Ознайомитись із структурою молекулярних спектрів поглинання водних розчинів , CuSO₄, KMnO₄ і визначити сталу Планка за молекулярним спектром поглинання водного розчину біхромату калію

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати серіальні закономірності формування спектра випромінювання атома водню (§4.1), вміти описати складові повної енергії молекул та особливості формування молекулярних спектрів поглинання (§4.4)

Прилади і обладнання

Монохроматор УМ – 2, неонова лампочка, кювети з водними розчинами , CuSO₄, KMnO₄, конденсорна лінза

Теоретичні відомості та опис установки

Для визначення сталої Планка в даній лабораторній роботі вивчають спектр поглинання водного розчину біхромату калію . Відомо, що кванти світла, які поглинаються цим розчином, викликають розпад іонів згідно рівняння

+ . (1)

Найбільша довжина хвилі , яка здатна викликати розпад іона , відповідає початку поглинання в спектрі розчину і задовольняє умові

, (2)

де - стала Планка; – швидкість світла у вакуумі; – енергія, яку необхідно затратити для реакції розпаду іона .

Ця енергія дорівнює

, (3)

де - тепловий ефект реакції (для реакції (1) ), - число Авогадро.

Із співвідношень (2) і (3) отримуємо робочу формулу для знаходження сталої Планка

. (4)

Лабораторна установка для вивчення спектрів поглинання водних розчинів зібрана на базі монохроматора УМ-2, який використовується як спектроскоп. Оптична схема установки наведена на рис. 1, а її загальний вигляд – на рис. 2. На рис. 1 схематично виділені оптичні елементи, що входять до складу монохроматора.

Як видно з рис.1, сфокусоване конденсорною лінзою 3 світло проходить через досліджуваний розчин 4 і потрапляє на вхідну щілину 6 монохроматора. Далі, пройшовши дисперсійну призму 8, світловий промінь через об’єктив зорової труби 9 досягає окуляр 11.

Рис. 1

1 – джерело світла; 2 – захисний кожух джерела світла; 3 – конденсорна лінза; 4 – кювета з досліджуваним розчином; 5 – збиральна лінза; 6 – вхідна щілина; 7 – об’єктив коліматора;

8 – дисперсійна призма; 9 – об’єктив зорової труби; 10 – візир; 11 – окуляр.

Рис. 2

1 – джерело світла (лампочка розжарювання) в захисному кожусі;

2 – конденсорна лінза; 3 – неонова лампочка в захисному кожусі; 4 – кювета з досліджуваним розчином; 5 – монохроматор УМ–2; 6 – окуляр; 7; 8 - регулювальні гвинти; 9 – барабан довжин хвиль; 10 – блок живлення установки.

Послідовність виконання роботи

ЗАВДАННЯ 1. Градуювання монохроматора

Для цього потрібно (див. рис. 2):

1. Розмістити на оптичній лаві перед вхідною щілиною монохроматора конденсорну лінзу 2, а за нею – неонову лампочку 3 в захисному кожусі.

2. Встановити ширину вхідної щілини монохроматора ~ 0,22 мм.

3. Увімкнути неонову лампочку в мережу 220 В.

4. Сфокусувати за допомогою конденсорної лінзи 2 випромінювання неонової лампочки на вхідну щілину монохроматора.

5. Одержати чітке зображення спектральних ліній випромінювання неонової лампочки в окулярі 6 монохроматора 5 за допомогою регулювальних гвинтів 7 і 8, а оптимальну ширину ліній – незначним регулюванням ширини вхідної щілини монохроматора.

6. Обертаючи барабан 9 довжин хвиль монохроматора, почергово встановлювати спектральні лінії неону, які зображені на робочому місці і одночасно видимі в окулярі 6, навпроти візира монохроматора і робити відліки положень спектральних ліній за шкалою барабана. Результати вимірювань записати в таблицю 1.

7. Побудувати графік градуювання монохроматора. Для цього по осі абсцис необхідно відкласти значення довжин хвиль спектра випромінювання неону, а по осі ординат – відповідні їм значення відліків (у відносних кутових одиницях) за шкалою барабана 9 довжин хвиль монохроматора.

Таблиця 1

, Ǻ
, відн.од.

ЗАВДАННЯ 2. Вивчити спектри поглинання водних розчинів: мідного купоросу CuSO₄ ,

біхромату калію K₂Cr₂O₇, марганцевокислого калію KMnO₄ та визначити

Дата добавления: 2015-06-04