I WST
P TEORETYCZNY
Model atomu zakłada, że jest on zbudowany z niewielkiego ale ciężkiego jądra
zbudowanego z protonów i neutronów, które otaczają elektrony (w dużej odległości od jądra).
Ruch elektronów jest opisywany przez orbitale, czyli funkcje falowe, które są rozwiązaniem
równania Schrödingera. PrawdopodobieÅ„stwo odnalezienia elektronu w danym miejscu
określa kwadrat modułu funkcji falowej. Elektron może migrować między orbitalami.
Przejście elektronu z orbitalu o wyższej energii na orbital o energii niższej wiążę się z emisją
energii Eem, której wartość można wyliczyć ze wzoru (wzór 1):
Eem=Ep-Ek gdzie Ek to energia końcowa, a Ep energia początkowa
Chociaż budowa atomu jest taka sama dla wszystkivh pierwiastków to różnią się one
liczbą elektronów i liczbą atomową. Te różnice są przyczyną emitowania przez poszczególne
pierwiastki charakterystycznego promieniowani elektromagnetycznego. Obraz takiego widma
nazywana spektralną analizą widmową, pozwala na identyfikację składu substancji emitującej
widmo. Obraz widma składa się z oddzielonych linii nazywanych liniami widmowymi.
Dzięki analizie widma można także dowidzieć się jakie długości fal (lub częstotliwości)
wysyła z
ródło światła. Aby to zrobić wykorzystuje się zależność współczynnika załamania od
długości fali (zjawisko dyspersji). Jeżeli w badanym zakresie długości fali nie leży obszar
pochłaniania to dyspersja jest normalna, a zależność współczynnika załamania n od długości
fali Ž można przedstawić wzorem (wzór 2):
n=A+B/Ž2 gdzie A i B to staÅ‚e charakterystyczne dla oÅ›rodka
Jeżeli natomiast w obszarze pochłaniania współczynnik załamania Ne wykazuje ciągłej
zależności od długości fali to jest to dyspersja anomalna.
Elementem dyspersyjnym, a zarazem głównym elementem spektroskopu jest pryzmat.
Bieg wiązki światła w pryzmacie przedstawiono na rysunku (rys. 1):
Rys. 1
y
ródło: http://www.geomap-czermin.pl/fizyka/img/4/4/r/47.gif
Promienie świetlne ulegają załamaniu i rozszczepieniu na pierwszej ściance pryzmatu, a
następnie rozszczepione promienie ponownie załamują się na drugiej ściance pryzmatu
nachylonej pod kÄ…tem.
Spektroskop, o którym była wczesniej mowa jest to przyrząd służacy do obserwacji
widma (istnieje także spektrometr, który oprócz obserwacji widma pozwala na jego pomiar).
Spektroskop składa się z kolimatora, pryzmatu i lunety (w spektrometrze dodatkowo
kolimator ze skalą). Aby przyrząd działał prawidłowo trzeba go ustawić tak jak pokazano na
rysunku (rys. 2):
y
ródło: http://www.ulfkonrad.de/physik/geraete/spektroskoph.htm
Jeżeli oświetli się szczelinę kolimatora światłem lamp spektralnych (Na, Zn, Cd), których
długości fal SA znane, to w wyniku przyporządkowania każdej z nich położenia na skali
można wykreślić krzywa dyspersji (zależność długości fal od jej połeżenia).
II OPRACOWANIE WYNIKÓW
Oznaczmy:
·ð poÅ‚ożenie jako: x
·ð bÅ‚Ä…d odczytu jako: ´x
Kolor linii Długość fali Położenie na skali
Ž Na Zn Cd x
czerwony 640 3,1 2,5 2,3 (3,1+2,5+2,3)/3=2,6
pomarańczowy 589 4 - - 4
zielony (ciemny) 515 8 7,3 7,4 (8+7,4+7,3)/3=7,6
niebieski (jasny) 480 - 9 9,2 (9+9,2)/2=9,1
granatowy 430 - 10 10,1 (10+10,1)/2=10,5
y = -24,928x + 699,31
Ž 700
R² = 0,99
600
640
589
500
515
480
400
430
300
200
100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
x
Dane do obliczeń:
Niepewność odczytu: ´x=0,2
Niepewność wartoÅ›ci A: ´A=1,45
Niepewność wartoÅ›ci B: ´B=10,70
Widmo emisyjne Helu:
x Ã(x)  Ã()
1,8 0,2 668 41,71
4 0,2 588 41,71
7,8 0,2 502 41,71
8,4 0,2 492 41,71
9,8 0,2 447 41,71
11,8 0,2 439 41,71
=7,27
"( ( )) ( ( )) "(  ( )) ( ( ))
( )
"
( ) ( )
III WNIOSKI
Krzywa cechuje się bardzo dobrym współczynnikiem dobrania (R). Kilka punktów leży poza prosta
lecz w granicach błędu. Niekorzystne wyniki mogą być spowodowane wadą wzroku eksperymentatora
(astygmatyzm), złym oświetleniem lub błędem paralaksy.
IV BIBLIOGRAFIA
1. FUNKCJA REGLINP: http://kbo.ue.poznan.pl/koralewski/REGLINP.HTM
2. SPEKTRUÅš: http://astronomia.zagan.pl/downloads.php?cat_id=1&download_id=12
3. T. Dryński - Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Pracownia Fizyczna
4. KÄ…kol  Podstawy Fizyki
5. David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker  Podstawy Fizyki
V ZAA

CZNIKI
Z1 WST
PNY PLAN PRACY
Z2 WYNIKI POMIAROWE