Badanie widma emisyjnego gazów.

Wyznaczanie nieznanych długości fali

MAXWELLA RÓWNANIA, podstawowe równania klas. teorii pola elektromagnet.:

(1)

(2)

(3)

(4)

(E — pole elektr., H — pole magnet., B — indukcja magnet., D — indukcja elektr.,
— gęstość prądu przesunięcia, j — gęstość prądu elektr., p — gęstość ładunku elektr.; równania Maxwella wyrażają ścisły związek między polem elektr. i magnet.: (1) pole magnet. zależy od wywołującego je prądu elektr., (2) pole elektr. może być bezźródłowe i wytworzone tylko przez zmienne w czasie pole magnet., (3) źródła pola elektr. znajdują się w punktach, w których są umieszczone ładunki elektr., (4) pole magnet. jest zawsze polem bezźródłowym. Pola elektr. i magnet. są 2 różnymi postaciami pola elektromagnetycznego. Podstawowym wnioskiem wynikającym z równań Maxwella jest istnienie fal elektromagnet. (odkryte doświadczalnie 1886 przez H. Hertza); na równaniach Maxwella opiera się cała nauka o elektryczności oraz dziedziny techniki związane z wytwarzaniem, przekazywaniem i wykorzystaniem energii elektr. i fal elektromagnet.; sformułowane 1864 przez J.C. Maxwella.

WIDMO OPTYCZNE, obraz uzyskany w wyniku rozszczepienia promieniowania opt. na składowe o różnych długościach fali, także skład widmowy tego promieniowania; do otrzymywania i badania widma optycznego służą przyrządy spektralne. Widmo optyczne emisyjne (widmo światła emitowanego przez daną substancję) w obszarze widzialnym ma postać jasnych, barwnych prążków (widmo optyczne liniowe) lub pasm (widmo optyczne pasmowe) na ciemnym tle, albo zespołu barw przechodzących płynnie (od czerwieni do fioletu) jedna w drugą (widmo optyczne ciągłe). Widma optyczne liniowe dają pobudzone do świecenia jednoatom. pary i gazy (→ widmowa linia, widmowa seria); widmo optyczne liniowe jest związane ze strukturą elektronową atomu oraz występującymi w nim oddziaływaniami i charakteryzuje atomy pierwiastka emitującego to promieniowanie.

ruchów oscylacyjnych atomów w cząsteczce oraz ruchów obrotowych — rotacyjnych — cząsteczki jako całości).

Wprowadzenie

W ćwiczeniu bada się najprostsze widmo, jakie dają pobudzone do świece­nia gazy jednoatomowe - tj. widmo liniowe. Źródłem widma jest gaz zamknięty w rurce, zwanej rurką Pliickera, pobudzony do świecenia wyładowaniem elek­trycznym z induktora Ruhmkorffa. Źródło światła białego (żarówka) służy do oświetlenia skali w spektrometrze. Rysunek 4.2 przedstawia schemat spektro­metru pryzmatycznego.

Sz

Sz

Rys. 4.2. Spektrometr

Kolimator K, mający postać rury, jest zakończony z jednej strony soczew­ką S, z drugiej szczeliną Sz, umieszczoną, w płaszczyźnie ogniskowej soczew­ki S. Światło ze źródła Z padające na szczelinę Sz wychodzi z kolimatora jako wiązka równoległa i pada na pryzmat P, ulegając dyspersji . Po drugiej stronie pryzmatu znajduje się luneta L i za pomocą so­czewki O obserwujemy widmo

Wykonanie ćwiczenia

1. Połączyć obwód według schematu - rys. 4.3. Przed uruchomieniem przyrządów zgłosić się do prowadzącego ćwiczenia, aby w jego obecności włączyć induktor i ustawić układ tak, by na matówce w okularze lunety spektrometru oglądać intensywne widmo liniowe na tle oświetlonej (z zewnętrznego źródła) wskazówki połączonej z bębnem skali spektrometru.

6 v-

spektrometr

Rys. 4.3. Schemat układu do obserwacji widma emisyjnego

2. Przesuwając bęben skali spektrometru, odczytać położenie L wszystkich linii widmowych,.

3. Z tabeli 4.2 odczytać długość fal λ_He zaobserwowanych linii gazu wzor­cowego, którym jest hel.

Tabela 4.2. Długość fali najsilniejszych widzialnych linii widma emisyjnego helu

Lp.	XH, [urn]	Barwa
t.	0,4026	fiolet
2.	0,4111	fiolet
3.	0,4388 .	fiolet
4.	0,4471	niebieska
5.	0,4713	niebieska
6.	0,4922	niebiesko- zielona
7.	0,5016	zielona
8.	0,5878	żółta
9.	0,6678	czerwona
10.	0,7065	czerwona

4. Wykreślić krzywą dyspersji spektrometru λ_He = f(L_He ).

5. Zmienić rurkę Pluckera na wypełnioną innym gazem, dającą inne widmo liniowe. Na podstawie wykreślonej krzywej dyspersji znaleźć długość fali linii wskazanych przez prowadzącego ćwiczenia.

Tabela pomiarowa

Lp.	Barwa linii	LHe	ΔL	λHe [μm]	Lx H2	Barwa	λx H2	Δλx [ ]
1	Czerwona	158,4	0,1	0,7065	150,4	Czerwona	0,6550	0,1
2	Czerwona	152,3			0,6678	97,7	Nieb-ziel		0,4821
3	Żółta	135,1			0,5878
4	Zielona	105,2			0,5016
5	Nieb-ziel	100,7			0,4922
6	Niebieska	89,6			0,4713
7	Fioletowa	74,25			0,4388

Błąd odczytu długości fali H₂ metodą graficzną wynosi 2 Δλ, (zał. graficzny), natomiast błąd położenia L wynika z niedokładności odczytu z spektometru .

Ćwiczenie nr 22

Cechowanie termoogniwa

Artur Tomczyk

I BZ LP10

---