Balmerova srie M Benc F Grepl J Stuchl
Balmerova série M. Benc, F. Grepl, J. Stuchlý
Balmerův experiment • Balmerova série je jedním z prvních důkazů kvantování energie jednotlivých elektronů atomu. • Experiment vychází ze spektra viditelného záření vydávaného atomy v elektrických výbojích a v plynech.
Bohrův model atomu • Důležitým krokem vedoucím k vzniku Bohrova modelu atomu bylo objevení energetických kvant. • Balmerova série vychází právě z Bohrova modelu atomu. Z tohoto modelu vyplývají Bohrovy postuláty
Bohrovy postuláty • Atomy a jejich soustavy mohou setrvávat delší dobu v určitých stavech (stacionárních), ve kterých nevyzařují ani nepohlcují energii. • Při přechodu z jednoho stacionárního stavu na jiný dojde k vyzáření nebo k pohlcení energie ve formě fotonu.
Balmerova série vodíku
Metodika měření • K získání spektrálních čar využíváme refrakce světla na optickém hranolu. • Měříme pomocí přesného spektrometrugoniometru. • Jako zdroj záření jsme použili rtuťovou, vodíkovou a sodíkovou výbojku (dále jen Hg, H a Na výbojka).
Lámavý hranol e - deviační úhel - lámavý úhel pro minimální deviaci (α 1 = α 2) paprsku dostaneme vzorec: kde n je index lomu hranolu
Disperzní závislost hranolu • K dispozici jsme měli vlnové délky spektrálních čar Hg výbojky. Bylo tedy potřeba vypočítat index lomu hranolu, nakreslit graf a fitováním funkcí určit disperzní vztah.
Disperzní závislost hranolu • Index lomu hranolu jsme vypočítali pomocí naměřených hodnot deviačního úhlu. • Fitem nelineární funkcí jsme obdrželi parametry: a = (1, 705760 ± 0, 000438) b = (18, 151880 ± 0, 242113) c = (224, 972451 ± 1, 678713) pro vzorec kde n( ) je index lomu hranolu; a, b, c jsou parametry a vlnová délka spektrální čáry
Vlnová délka spektra H • Z deviačních úhlů spočítáme index lomu i pro spektrum vodíku a zároveň s parametry dosadíme do již známého vzorce a zjistíme tak vlnovou délku vodíkového spektra: Hα = 657, 1620369 (červené světlo) Hβ = 486, 1294651 (tyrkysové světlo) Hγ = 433, 8589509 (modré světlo)
Výpočet Rydbergovy konstanty • K výpočtu Rydbergovy konstanty použijeme vzorec pro výpočet vlnové délky záření vyzářeného při změně energetické hladiny R = (10963, 7 ± 6, 1)*103 m-1
Sodíkový dublet • Změřili jsme deviační úhly sodíkového dubletu pomocí spektrometru a zjistili tak úhlovou vzdálenost dubletu čítající 0° 0´ 25´´. • Pomocí rozlišovací schopnosti hranolu jsme zjistili délku strany a = 4, 296732 mm, což je nejkratší možná délka hranolu schopného dublet rozlišit.
Shrnutí barva čáry [nm] naměřené hodnoty tabulkové hodnoty červená 657, 162 656, 27 tyrkysová 486, 129 486, 13 modrá 433, 859 434, 05 R[m-1] tabulkové hodnoty (1096, 369 ± 0, 611)· 104 1096, 775 · 104
Poděkování Bez obětavých lidí, kteří pořádají Týden vědy bychom vůbec nemohli toto prosté měření zrealizovat. Náš dík patří jim a především garantovi našeho projektu Ing. Davidovi Tlustému.
- Slides: 14