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…