«атом және атом ядросының физикасы» ПӘнінен зертханалық ЖҰмыстарды орындауға арналған оқУ-Әдістемелік қҰрал
жүктеу/скачать 1,78 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Жұмыстың қысқаша теориясы
| Зертханалық жұмыс №4
(құрал-жабдықтар арқылы) СПЕКТРОСКОПТЫ ГРАДУИРЛЕУ ЖƏНЕ ОҚУ. СУТЕГІ СПЕКТРІН АНЫҚТАУ Жұмыстың мақсаты: Спектроскоп құрылғысымен танысу. Спектр бойынша Ридберг тұрақтысын табу. Құрал – жабдықтар: Спектроскоп, газразрядтық шамдар, жоғары вольтты электр көзі. Жұмыстың қысқаша теориясы Ш ыны призмадан ақ жарық шоғын өткізгенде, призманың артында орналасқан экранда спектр пайда болады. Ол шынының абсолюттік сыну көрсеткішінің жарық жиілігіне тəуелділігінің айғағы: . Барлық заттарда байқалатын бұл тəуелділікті жарық дисперсиясы деп атайды. Көпшілік мөлдір заттардың сыну көрсеткіші толқын ұзындығының азаюына қарай біртіндеп артады. Бұдан күлгін сəуле көк сəулеге қарағанда, ал көк сəуле қызыл сəулеге қарағанда көбірек сынатынын байқаймыз. Түрлі-түсті сəулелердің түрліше сынуы күрделі жарықты монохромат құраушыларға жіктеуге мүмкіндік береді. Толқын ұзындығы əр түрлі сəулелерді кеңістікте жіктейтін жəне оларды көзбен көріп бақылауға мүмкіндік беретін приборды спектроскоп (4.1-сурет) деп атайды. Ол мынадай негізгі үш бөліктен (4.2-сурет) тұрады: коллиматор К призма А жəне көру түтігі Т. Коллиматордың саңылауы , линзаның фокусінде орналасқан. Сондықтан, зерттеуші жарық саңылау мен коллиматорлық түтіктен өткеннен кейін призмаға А параллель шоқ түрінде түседі. Призмадан өткен жарық көру түтігінің объективі арқылы бір жерге жиналады. Сөйтіп, линзаның фокаль жазықтығында дисперсиялық спектр алынады. Бұл спектр лупаның қызметін атқаратын көру түтігінің окуляры арқылы бақыланады. Призманы айналдырып, бақылаушының көзіне, толқын ұзындығы əр түрлі жарықты бағыттауға болады. Призма бөліктері бар барабанның көмегімен бұрылады. Барабанның əрбір бөлігіне шыққан жарықтың белгілі бір толқын ұзындығы сəйкес келеді. Атом шығарған жарықтың толқын ұзындығы квант энергиясының шамасына ғана байланысты. Жолақ спектр көп атомды молекулалардан тұратын зат буының жарқырауынан пайда болады. Олар қара қоңыр аралықтармен бөлінген түрлі-түсті жолақтардан тұрады. Əдетте, бұл жолақтың əрқайсысы көптеген, бір-біріне тым жақын орналасқан, түрлі түсті сызықтардан тұрады. Тұтас немесе үздіксіз спектрді қызған қатты жəне сұйық денелер шығарады. Əр зат əр түрлі квант энергиясын шығаратындықтан, олардың шығару спектрі де түрліше болады. Бір ғана атомнан тұратын қарапайым жүйеде осы атом шығаратын квантының энергиясы мəнінің бір-бірінен айырмашылығы үлкен болады. Бұл жағдайда, спектр бір-бірінен əжептəуір аралықтармен бөлінген, шағын ғана спектрлік сызықтардан тұрады. Бұдан гөрі күрделірек жүйеде, мысалы, молекулада, шығарылған квант энергиясының мүмкін мəндерінің мөлшері өте үлкен болуы ықтимал. Егер жай атом шығарған энергия квантының шамасы электрон мен ядроның өзара орналасуына байланысты ғана анықталса, онда екі атомнан тұратын қарапайым молекулада ол электрондар мен екі ядроның өзара орналасуына байланысты анықталады. Сонымен бірге ол электрондардың бір-біріне қатысты орналасуына да байланысты болады. Электронның ядроға немесе басқа электронға қатысты орны өзгергенде молекуланың энергиясы өзгереді. Бірақ бұл өзгерістерге байланысты энергияның мүмкін мəндеріндегі айырмашылық онша үлкен болмайды. Сондай-ақ ұшып шыққан жарық кванттарының да бір-бірінен айырмашылығы өте аз. Осыдан барып бір-біріне тығыз орналасқан сызықтардан тұратын жолақ спектр пайда болады. Қатты жəне сұйық денелердегі атомдар мен молекулалар бір-бірімен өте күшті байланысқан. Сондықтан химиялық құрамының ерекшеліктеріне қарамастан, мұндай денелердің қызып тұрған күйіндегі сəуле шығару қасиеті бірдей. Жеке кванттар энергиясының мүмкін мəндері тым көп, бұл жағдайда тұтас спектр пайда болады. Сəуле жарықты жұтатын заттан өткенде жұтылу спектрі алынады. Əдетте, ол қараңғы сызықтармен немесе қараңғы жолақтармен бөлінген түрлі-түсті тұтас жолақтардан тұрады. Қараңғы жолақтар немесе сызықтар энергиясын осы зат жұтқан толқын ұзындықтарына сəйкес келеді. Кирхгофтың заңы бойынша кез келген дене қарастырылып отырған жағдайда өзі жұтқан сəуле жиілігіне сай келетін сəулені ғана жұтады. Сонымен мынадай қорытындыға келеміз. Егер дененің температурасы, осы температурада берілген жиілік алқабын абсолют қара денеде шығара алмайтындай болса, онда қарастырылып отырған дене бұл жиілік алқабын жұтқанмен оны шығара алмайды. Спектроскоппен толқын ұзындығын анықтау үшін, оны толқын ұзындықтарының мəні белгілі жеке спектрлік сызықтар бойынша градуирлеу керек. Бұл ретте спектрдің көрінетін бөлігінің əр түрлі алқабында орналасқан, жақсы зерттелген əрі едəуір анық сызықтары бар гелий спектрін пайдалану тиімді деп есептеледі. Жеке сызықтардың толқын ұзындығы, түсі төмендегі кестеде келтірілген.
ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ ТƏРТІБІ Гелий шамын желіге қосамыз. Спектроскоптың штативін бұрып, саңылауды барынша жарықтандырамыз. Көру түтігінің объективін бұрып, оны спектрлік сызықтардан ең анық көрінетін жағдайға келтіреміз Спектроскоптың барабанын бұрып, окулярдың көмегімен күлгін сызықтан бастап қызыл сызыққа дейінгі аралықтағы спектрдің барлық алқабын қарап шығамыз. Егер газ разрядты шам дұрыстап қойылса, онда барлық сызықтар біркелкі əрі анық жарықталады. Барабанды ең шеткі қалыпқа қойып, одан оны жайлап айналдырып, көру өрісінде спектрдің орын ауыстыруын бақылау қажет. Бірінші қызыл сызықпен окулярдың қылы беттескенде осы сызықтың толқын ұзындығын жəне барабанның шкаласындағы көрсеткішін жазып алу керек Абсцисса осіне -нің, ал ордината осіне толқын ұзындығының мəндері салынып, график сызылады. Бальмер сериясының , , сызықтарына сəйкес сызғыш бөлігін анықтау керек. Градуирлеу графигі бойынша табылған , , мəндерін мына формула бойынша Ридберг тұрақтысын жəне оның орташасын есептейді. (n=3,4,5) Төмендегі формула бойынша электрон массасын анықтаңыз. Ал мына формула арқылы, сутегі атомындағы ( ) электронның бірінші орбитасының радиусын есептейді. БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ 1.Дисперсия құбылысы. Қалыпты жəне аномаль дисперсия дегеніміз не? 2.Бор теориясы бойынша шағылудың жиілік үшін электрон мəнін шығарыңыз. 3.Бальмердің жалпы формуласы бойынша n1 жəне n2 мəнін түсіндір. 4.Спектроскоптың құрылысы. 5.Спектрлердің түрлері жəне олардың сипаттамалары. жүктеу/скачать 1,78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|