Жұмыстың орындалу тәртібі және ӛлшеу нәтижелерін ӛңдеу

 4
ООТ-11 Зертханалық жұмыс. Жұтылу спектрi бойынша Планк 
тұрақтысын анықтау. 

Жұмыстың мақсаты
: қосхромды калидiң судағы ертiндiсiнiң 
(хромпик) жұтылу спектiрiн зерттеу және Планк тұрақтысын анықтау 

Тапсырмасы:
Планк тұрақтысын анықтау. 
 4.1 Ӛлшеу тәсілі және тәжірибе қондырғысының сипаттамасы

Кванттық теория бойынша заттардың атомдары мен молекулалары 

энергияны жеке порциялар, электромагниттiк толқын кванттары түрiнде 
жұтады және шығарады. Бұл кванттар фотондар деп аталады. Жиiлiгi ν 
монохроматтық жарықтар үшін фотондар бірдей энергияға ие болады. Ол 
мынаған тең
ε=hν
мұндағы h-Планк тұрақтысы.
Зат жарықты жұтқанда фотондар бүкіл энергиясын заттың атомдары 
мен молекулаларына береді. Мұнда заттың жарықты жұтлуы ерекше болады. 
Олар кейбір жиіліктегі фотондарды жұтады, ал кейбіреулерін жұтпайды. 
Жұтылу спектрі пайда болуы осыған байланысты болады.
Жарықты бір затқа түсірсек, зат ӛзгеріске ұшырайтыны белгілі, мысалы 
олардың молекулалары ыдырайды. Мұнымен бояулардың түсінің ӛзгеруін, 
ӛсімдіктерде кӛмірқышқыл газының ыдырауын және т.б. түсіндіруге болады. 
Ыдырауды тек қана энергиясы молекуланы ыдыратуға керек энергиядан үлкен 
немесе тең кванттар тудыра алады. 
Қосхромқышқылды 
калийдің 
судағы 
ертіндісін 
(хромпикті) 
қарастырайық, суда оның молекуласы (K
2
Cr
2
O
7
) мына түрде 
диссоциацияланады: 
K 
2
Cr 
2
O
7
=Cr
2
O
7
2-
+2K
+
. 
Сонымен ерітіндіде иондар пайда болды. Егер осы ертіндіге жарық 
түсірсек, жарықтың әсерінен иондар ыдырайды. 
Cr
2
O
7
2-
=CrO
3
+CrO
4
. 
Бір моль мӛлшердегі иондардың ыдырау реакциясы кезінде бӛлініп 
шығатын жылу мӛлшері Q=2,23·10
5
Дж/моль екені тәжірибеден белгілі. 
Бір ионды диссоциациялауға қажет энергия Q/N
A
болады, мұндағы 
N
A
=6,02·10
23
1/моль–Авогадро саны. Мұндағы қажет энергия ионға фотонмен 
берілуі мүмкін, яғни hν= Q/N
A
. Осыдан Планк тұрақтысы

A
N
Q
h
/
, 
(4.1) 
(4.1) формуласынан Планк тұрақтысын анықтау үшін біз кванты Q/N
A
-ға тең 
жарықтың жиілігін білуіміз қажет. Үлкен жиілікте Cr
2
O
7
диссоциациясы ӛтеді, 
бірақ Q/N
A
-ғы фотондардың артық энергиясы иондарға кинетикалық энергия 
беру үшін кетеді. Энергияның ӛсуінсіз Cr
2
O
7
ионының диссоциациясын 
тудыратын жарықтың ең тӛменгі жиілігін анықтау үшін хромпик ертіндісінің 
жұтылу спектрін зерттеу қажет. Жасыл түсті (соңғы) аймағынан басталып 
қысқа толқынды аймаққа қарай кететін ертіндінің жұтылу спектрінде жұтылу 
жолағын кӛруге болады. Жолақтың ұзын толқынды бӛлігі жанындағы (ашық 
және қараңғы бӛліктерінің шекарасы) жиіліктер тӛменгі жиілікке сәйкес 
келеді және (4.1) теңдігін қанағаттандырады. Осы жақтағы жұтылу спектрінің 
толқын ұзындығы λ-ны анықтап, ν=с/λ қатынасын пайдаланып,
Планк тұрақтысын табамыз
A
cN
Q
h
/
.
(4.2) 

Спектр сызықтарын бақылау және толқын ұзындығын ӛлшеу спектрлік 

аппарат-оптикалық шынысы бар монохроматторда жүргізіледі. Аспаптың 
схемасы (4.1 суретке қараңыз) үш басты бӛліктен: параллель сәуле шоғын алу 
үшін қызымет ететін коллиматордан 2 - 4, монохроматты емес жарықты 
спектрге бӛлетін дисперсиялаушы жүйеден (призмадан немесе дифракциялық 
тордан) және спектрді бақылау үшін арналған 6 - 8 кӛру түтікшесінен тұрады. 
Сәуле 1 жарық кӛзінен шығып, 2 конденсордан ӛтіп, обьектінің 
фокальды жазықтығында орналасқан 3 саңылауды жарықтандырады. 
Каллиматордың 
обьективінен 
шыққан 
параллель 
сәулелер 
шоғы 
дисперсиялаушы 5 жүйеге бағытталады. 
Егер жарық кӛзі монохромат жарық шығаратын болса, онда әр түрлі 
ұзындықтағы толқындар дисперсияның сыну кӛрсеткішіне байланысты 
призмада әр түрлі сынады, оның әсерінен жарық монохромат құраушыларға 
бӛлінеді және әр түрлі бұрышты призмалар жүйесінен анықталған λ
1
, λ
2
, λ
3
ұзындықтарға сәйкес келетін параллель сәулелер шоғы шығады. Бұл
параллель сәулелер шоғы кӛрсеткіш түтіктің обьективінің 7 фокальдық 
жазықтығында 3 саңылау спектрлік кескіні түрінде жиналады. Егер жарық 
кӛзі ретінде атомдық күйдегі инертті газбен толтырылған тӛменгі

4.1 сурет 
қысымдығы шам болса, онда 3 саңылаудың спектрлік кескіні шам газының 
атомдық спектріне сәйкес келетін түрлі жолақ түрінде болады. Спектрді 8 
окулярдан кӛзбен бақылауға болады, бұл жағдайда спектрлік сызықтар 7 
жазықтықта орналасқан кӛру түтікшесінің шыға беріс саңылауына 
шығарылады. 

жүктеу/скачать 1,32 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: