Спектральный состав и относительное расположение

спектральных линий в спектре паров ртути

Номер линии	Цвет линии	Длина волны λ, нм	Показания измерительного барабана (φ, град.)
	Красный	628,2
	Желтый	579,0
	Желтый	577,0
	Зеленый	546,1
	Сине-зеленый	491,6
	Фиолетово-синий	435,8
	Фиолетово-синий	433,9

 

Рис. 2. Относительная яркость линий спектра паров ртути

(1-7 номера линий)

Рис. 3. Градуировочная кривая (общий вид).

Таблица 2.

Длины волн спектральных линий неизвестного источника

 

Номер линии	Цвет линии	Показания измерительного барабана (φ, град)	Длина волны (λ, нм)

 

 

Таблица 3.

Длины волн спектральных линий, наиболее характерных

для некоторых газов в видимой части спектра

 

Газ	Цвет линии	Длина волны λ, нм
H	Красный	656,3
Голубой	486,1
Фиолетово-синий	434,0
He	Оранжевый	587,6
Зеленый	501,6
Фиолетово-синий	447,1
Ne	Ярко-красный	640,2
Ярко-красный	638,3
Желтый	585.3
Зеленый	540,1

Порядок выполнения работы

 

ВНИМАНИЕ: ВКЛЮЧЕНИЕ И ВЫКЛЮЧЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ РТУТНОЙ ЛАМПЫ И ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ТРУБКИ ПРОИЗВОДИТСЯ ТОЛЬКО ЛАБОРАНТОМ!

1. Включите блок питания ртутной лампы в сеть напряжением 220 В.

2. Установите тумблеры питания монохроматора и ртутной лампы, расположенные на панели блока питания, в положение «ВКЛ» и, нажимая кнопку зажигания, добейтесь свечения лампы.

3. Направьте свет лампы на входную щель монохроматора и, наблюдая спектр её излучения в окуляр зрительной трубы, произведите настройку окуляра на резкость. При необходимости отрегулируйте размер входной щели с помощью микрометрического винта.

4. Вращая измерительный барабан поворотного механизма, просмотрите спектр излучения, сравните цвет и относительное расположение линий с данными табл.1. Совмещая каждую линию спектра с визиром, запишите в табл. 1 соответствующие значения угла φ поворота измерительного барабана.

5. На основании полученных данных постройте на координатно-масштабной бумаге градуировочную кривую монохроматора: λ = f(φ), откладывая по оси абсцисс деления шкалы барабана, а по оси ординат соответствующие им длины волн. За начало оси ординат целесообразно принять l = 400 нм (общий вид градуировочной кривой приведен на рис. 3).

6. Отключите питание ртутной лампы и поместите напротив входной щели монохроматора газоразрядную трубку с неизвестным газом. Установите тумблер источника её питания «Сеть 220/127 В» в положение «ВКЛ» и, регулятором рабочего тока трубки, добейтесь её устойчивого свечения. Просмотрите весь спектр свечения газоразрядной трубки с неизвестным источником излучения, и занесите в табл. 2 все показания с измерительного барабана монохроматора, соответствующие наблюдаемым спектральным линиям излучения, а затем с помощью градуировочной кривой определите длины волн излучения неизвестного источника и также занесите эти значения в табл. 2.

7. Сравнивая данные табл. 3 с полученными результатами (табл. 2), сделайте вывод о химическом (элементном) составе неизвестного газа в газоразрядной трубке, учитывая то, что погрешность определения длины волны по градуировочной кривой может составлять ±2 нм.

 

 

Контрольные вопросы

1. Почему атомы каждого химического элемента, находящегося в газообразном состоянии, имеют строго определенный линейчатый спектр?

2. Чем отличаются линейчатые спектры излучения различных химических элементов?

3. В чем состоит явление дисперсии света?

4. Объясните принцип работы призменного монохроматора.

Для вопросов, приведенных далее, дайте правильный ответ:

5. На рис. изображены спектры испускания смеси газов (спектр в) и двух газов (спектры а и б). Определить, есть ли в смеси

газы а и б?

 

6. На рис. изображены спектры поглощения трех газов: водорода (спектр а), гелия (спектр б) и солнца (спектр в). Содержится

ли в солнечной атмосфере водород и гелий?

 

 

Рис. 6

7. На рис. изображены спектры излучения трех

газов: водорода (спектр а) и двух смесей газов (спектры б и в). В какой из смесей газов содержится водород?

 

Рис. 8

8. На рис. а, б, в изображены спектры поглощения трех смесей газов. Сравнить спектры поглощения и определить, содержится ли в этих трех смесях один и тот

же газ, спектр поглощения которого состоит

из четырех темных линий.

9. На рис. 4 изображены спектры излучения трех газов: гелия (спектр a) и двух смесей газов (спектры б и в). В какой из смесей газов содержится гелий?

 

 

Рис. 4

Для вопросов, приведенных далее в виде тестов, выберите правильный ответ:

 

10. Видимой части спектра излучения атома водорода соответствует формула…

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТА:

1) , n = 2, 3, 4. ..

2) , n = 3, 4, 5...

3) , n = 4, 5, 6...

4) , n = 5, 6, 7...

11. На рисунке представлена диаграмма энергетических уровней атома. Переход с поглощением фотона наибольшей частоты обозначен цифрой…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТА:

1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4; 5) 5.

 

 

12. На рисунке изображены стационарные орбиты атома водорода согласно модели Бора, а также условно изображены переходы электронов с одной стационарной орбиты на другую, сопровождающиеся излучением кванта энергии. В ультрафиолетовой области спектра эти переходы дают серию Лаймана, в видимой – серию Бальмера, и инфракрасной – серию Пашена.

Наименьшей частоте кванта в серии Лаймана соответствует переход…

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) n = 5 → n = 1

2) n = 5 → n = 3

3) n = 5 → n = 2

 

 

13. На рисунке изображены стационарные орбиты атома водорода согласно модели Бора, а также условно изображены переходы электронов с одной стационарной орбиты на другую, сопровождающиеся излучением кванта энергии. В ультрафиолетовой области спектра эти переходы дают серию Лаймана, в видимой – серию Бальмера, и инфракрасной – серию Пашена.

Наименьшей частоте кванта в серии Бальмера соответствует переход…

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) n = 5 → n = 2

2) n = 4 → n = 3

3) n = 3 → n = 2

4) n = 2 → n = 1

 

 

 

 

14. На рисунке изображены стационарные орбиты атома водорода согласно модели Бора, а также условно изображены переходы электронов с одной стационарной орбиты на другую, сопровождающиеся излучением кванта энергии. В ультрафиолетовой области спектра эти переходы дают серию Лаймана, в видимой – серию Бальмера, и инфракрасной – серию Пашена.

Наименьшей частоте кванта в серии Пашена соответствует переход…

 

 

ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:

1) n = 5 → n = 3

2) n = 4 → n = 3

3) n = 5 → n = 1

4) n = 2 → n = 1