Rydbergo konstanta statüleri T sritis Standartizacija ve metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas (ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. Rydberg sabit vok. Rydberg Konstante, rus. Rydberg sabiti, f; Rydberg sabiti, f ... ... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Rydberg sabiti- Rydbergo konstanta statüleri T sritis fizika atitikmenys: angl. Rydberg sabit vok. Rydberg Konstante, f; Rydbergsche Konstante, f rus. Rydberg sabiti, f pranc. sabit de Rydberg, f… Fizikos terminų žodynas

Rydberg sabiti, enerji seviyeleri ve spektral çizgiler için denkleme giren Rydberg tarafından tanıtılan bir miktardır. Rydberg'in sabiti R olarak gösterilir. Bu sabit, Johannes Robert Rydberg tarafından 1890'da spektrumları incelerken tanıtıldı ... ... Wikipedia

Genellikle olarak adlandırılan ince yapı sabiti, elektromanyetik etkileşimin gücünü karakterize eden temel bir fiziksel sabittir. 1916'da Alman fizikçi Arnold Sommerfeld tarafından bir ölçü olarak tanıtıldı ... ... Wikipedia

Boltzmann sabiti ile karıştırılmamalıdır. Stefan Boltzmann sabiti (aynı zamanda Stefan sabiti), Stefan Boltzmann yasasında orantılılığın sabiti olan fiziksel bir sabit: bir alan birimi tarafından yayılan toplam enerji ... Wikipedia

- (R), atomların enerji seviyeleri ve radyasyon frekansları için ifadelere giren temel bir fiziksel sabit (bkz. SPECTRAL SERİSİ); İsveçli tarafından tanıtıldı. fizikçi J.R. Rydberg (1890). Atom çekirdeğinin kütlesinin sonsuz büyüklükte olduğunu varsayarsak ... ... Fiziksel ansiklopedi

- (R ile gösterilir) enerji seviyeleri ve spektral atom serileri için formüllerde yer alan fiziksel bir sabit: Büyük Ansiklopedik Sözlük

- (R ile gösterilir), enerji seviyeleri ve spektral atom serileri için formüllerde bulunan fiziksel bir sabit: R = R∞ / (1 + m / M), burada R∞ = 2π2me4 / ch3≈1.097373 107 m 1, M çekirdeğin kütlesi, t ve e elektronun kütlesi ve yüküdür, ışık hızı ile h sabittir ... ... ansiklopedik sözlük

- (belirtilen K), fiziksel. enerji seviyeleri ve spektral atom serileri için akışlara dahil edilen sabit: R = Roo / (1 + m / M), burada Roo, = 2PI2me4 / ch3 1.0977373 * 107 m 1, M çekirdeğin kütlesidir, yani kütle ve elektron yükü, ışık hızıyla, h Planck sabitidir. ... ... Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

- (R fiziksel sabittir (bkz. Fiziksel sabitler), I. Rydberg tarafından 1890'da atomların spektrumları çalışmasında tanıtıldı. Rp, enerji seviyeleri (bkz. Enerji seviyeleri) ve radyasyon frekansları için ifadelere dahil edilir. atomlar (bkz. Spektral seri) Eğer… … Büyük Sovyet Ansiklopedisi

RUSYA FEDERASYONU EĞİTİM VE BİLİM BAKANLIĞI

FEDERAL DEVLET BÜTÇELİ EĞİTİM YÜKSEK MESLEKİ EĞİTİM ENSTİTÜSÜ

"DON DEVLET TEKNİK ÜNİVERSİTESİ"

Fizik Bölümü

Hidrojen atomunun spektrumunun incelenmesi. Rydberg sabitinin belirlenmesi

LABORATUVAR ÇALIŞMALARI İÇİN METODOLOJİK TALİMATLAR №4 FİZİKTE

("Atom Fiziği" bölümü)

Rostov-na-Donu 2012

Hazırlayan: Doç. IV. Mardasova

Doç. N.V. Prutsakova

Doç. VE BEN. Şpolyanski

Hidrojen atomunun spektrumunun incelenmesi. Rydberg sabitinin belirlenmesi: yöntem. laboratuvar çalışması için talimatlar No. 4 - Rostov n / a: Yayın Merkezi DSTU, 2012 - 12 s.

Metodik talimatlar, fizikte bir laboratuar pratiğinde her türlü eğitimdeki öğrenciler tarafından laboratuar çalışmasının uygulanması için tasarlanmıştır ("Atom Fiziği" bölümü).

"Nanoteknoloji ve kompozit malzemeler" fakültesi metodolojik komisyonunun kararı ile yayınlanmıştır.

Bilimsel editör Cand. f.-m. Bilimler, Prof. Yu.M.

© Yayın Merkezi DSTU, 2012

4 numaralı laboratuvar çalışması

İşin amacı: bir spektroskop kullanarak maddeleri incelemek için spektral yöntemin incelenmesi; hidrojen atomunun spektral çizgilerinin dalga boylarının belirlenmesi; Rydberg sabitinin hesaplanması.

Cihazlar ve ekipman : spektroskop modunda çalışan monokromatör UM-2; yoğunlaştırıcı; neon lamba; cıva lambası DRSH; hidrojen tüpü; yüksek frekanslı jeneratör.

Kısa teori

Spektral analiz Spektrum çalışmasına dayalı olarak bir maddenin kalitatif ve kantitatif bileşimini belirlemek için fiziksel bir yöntemdir. Bir maddenin radyasyonunda bulunan frekanslar (veya dalga boyları) kümesine denir. Emisyon spektrumu bu maddenin.

Bireysel atomların emisyon spektrumu, bireysel spektral çizgilerden oluşur - çizgi spektrumu... Moleküler spektrumlar, atomik spektrumların aksine, bir dizi banttır - çizgili spektrum.

Bu çalışmanın görevi ders çalışmaktır. çizgi emisyon spektrumu hidrojen kullanarak gaz halinde spektroskop.

Tek tek hidrojen atomlarının radyasyon çizgi spektrumu nasıl ortaya çıkıyor? Her şeyden önce, bir gaz deşarjında ​​moleküllerin atomlara ayrışması, serbest elektronların moleküllerle çarpışmasının bir sonucu olarak meydana gelir. Ayrıca, serbest elektronların atomlarla karşılık gelen çarpışmaları, atomdaki elektronun daha yüksek enerji seviyelerine geçişine neden olur. Bir atom veya molekülün atomların rekombinasyonu sırasında meydana gelen böyle bir durumu kararlı değildir, ~ 10 -8 s bir süre sonra elektron enerji seviyesine geri döner ve atom veya molekül bir miktar ışık yayar. - bir foton. Ana, daha az yoğun çizgili hidrojen molekülleri spektrumunun kısmen üst üste bindirilebileceği, hidrojen atomlarının emisyonunun çizgi spektrumu olacaktır.

Bohr'un ikinci varsayımına göre, bir atomdaki bir elektronun sayı ile bir durumdan geçişi sırasında yayılan bir fotonun enerjisi. m numarası olan bir durumda n , eşittir

,

veya
(1)

nerede
- Planck sabiti,
- radyasyon frekansı,
- dalga boyu,
- boşlukta ışığın hızı,
- enerji m - inci ve n - sırasıyla th durumları.

Kuantum mekaniğinden, atomlardaki elektronların enerjilerinin yalnızca belirli ayrık değerler alabileceği sonucu çıkar. Bu enerji değerlerine karşılık gelen durumlara denir. enerji seviyeleri... Elektronlar daha düşük seviyelere gittiğinde, spektral çizgiler... Farklı daha çok geçişlere karşılık gelen bir dizi çizgi yüksek seviyeler aynı alt seviyeye, formlar spektral seri.

En basit olanı, hidrojen atomunun enerji seviyeleri sistemidir. Bir hidrojen atomundaki bir elektronun enerjilerinin değeri aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

(n=1, 2, 3…), (2)

nerede n – ana kuantum sayı,
- elektron kütlesi,
- elektron yükü,
- elektrik sabiti. Formül (2) ilk olarak N. Bohr tarafından elde edilmiştir. Daha karmaşık atomlar için bu formül doğru değildir.

(1) ve (2)'den şu sonuç çıkar: dalga boyları hidrojen atomunun spektral çizgileri aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

, (3)

nerede
(4)

bir sabit denir Rydberg sabiti... Formül (3) denir genelleştirilmiş Balmer formülü.

Formül (3)'ten, hidrojen atomunun spektrumundaki çizgilerin, boyunca düzenlenebileceğini takip eder. dizi... Aynı serinin tüm satırları için değer n süre sabit kalır m ( ile başlayan herhangi bir tamsayı değeri alabilir n + 1 ).

Bu çalışma inceler Balmer serisi Tüm yüksek seviyelerden c seviyesine geçişlere karşılık gelen hidrojen atomunun spektrumunda bir dizi çizgidir. n = 2. Sadece için n = 2 ve m = 3, 4, 5, 6 yayılan fotonların bir dalga boyu vardır
içine düşmek gözle görülür spektrumun bir parçası. Diğer değerler için n ve m fotonlar, spektrumun kızılötesi veya ultraviyole bölgelerine karşılık gelir.

dalga boyları
görünür alanın fotonları aşağıdaki formüllerle hesaplanabilir:

- Kırmızı cizgi

- yeşil-mavi çizgi

- menekşe-mavi çizgi

- Mor çizgi

kitleler m F ve dürtüler r F Bu fotonlardan bazıları aşağıdaki formüllerle bulunabilir:

(6) ve
(7).

Hidrojen atomundaki bazı geçişlerin bir diyagramı Şek. 1.

Bu şemadaki gösterimin anlamını hatırlayalım. Temel kuantum sayısı ile birlikte n bir atomdaki elektronun durumu, yörünge kuantum sayısı ile karakterize edilir. ben ve manyetik kuantum sayısı m ben . ile bir elektronun halleri ben = 0,1,2 olarak gösterilir s - , P - ve NS - sırasıyla devletler. Ancak atomdaki elektronun enerji seviyeleri (ve dolayısıyla radyasyon dalga boyları) sayılara bağlı değildir. ben , m ben , ve yalnızca ana kuantum sayısı tarafından belirlenir n .

Kuantum mekaniğinde, bir atomdaki elektronların herhangi bir geçişinin mümkün olmadığı, ancak yalnızca yörünge kuantum sayısında bir değişikliğin mümkün olduğu kanıtlanmıştır. ben karşılık gelir seçim kuralı

. (8)

Kural (8) uyarınca, ilk iki seride, bir hidrojen atomunun spektrumunda geçişlere izin verilir (bkz. Şekil 1):

Pirinç. 1. Hidrojen atomundaki elektronik geçişlerin şeması

Deneysel formüle (501.2) göre, Rydberg sabiti, karşılık gelen geçiş için radyasyon dalga boyu bilinerek belirlenebilir.

Örneğin, görünür spektrumda (Balmer serisi), bir hidrojen atomu λ dalga boyunda ışık yayar. cr kırmızıya karşılık gelir. Bu ilk görünür çizgi, atomun üçüncü enerji seviyesinden ikinci enerji seviyesine geçişine karşılık gelir. Böylece, Rydberg sabiti şu şekilde tanımlanabilir:

İkinci çizgi görünür spektrum dalga boyu λ ile Hedef mavi renge karşılık gelen , bir atom dördüncü enerji seviyesinden ikinci enerji seviyesine geçtiğinde ortaya çıkar ve Rydberg sabiti aşağıdaki gibi belirlenir:

. (501.13)

Bir sonraki (beşinci) enerji seviyesinden ikinciye geçişe, dalga boyu λ olan radyasyon eşlik eder. eş karşılık gelen Mavi, ve Rydberg sabiti şu şekilde bulunur:

. (501.14)

Karşılık gelen dalga boylarının yeterince doğru bir şekilde belirlenmesiyle, Rydberg sabitinin üç değeri de aynı olmalıdır.

Bir deney gerçekleştirme örneği

Deneyin amacı: Rydberg sabitinin değerini belirleyin.

Deneyin görevi: Bir monokromatör yardımıyla, atomik hidrojenin emisyon spektrumunun kırmızı, mavi ve muhtemelen mavi çizgilerine karşılık gelen dalga boylarını bulun.

Deneysel veriler ve bunların işlenmesinin sonuçları için Tablo 1'in hazırlanması.

Tablo 1. Deneysel veriler ve bunların işlenmesinin sonuçları

Monokromatörün göz merceğinden bakıp dalga boyu regülatörünü döndürerek, spektrumun genel arka planına karşı açıkça öne çıkan kırmızı şeridi buluyor ve görüş alanının ortasında olmasını sağlıyoruz. Karşılık gelen dalga boyu (nm cinsinden), monokromatörün sayacında görüntülenecektir. Değeri metreye çevirerek "Dalga Boyu" sütununun 1 numaralı Tablosunun ilk satırına yazıyoruz.

Benzer şekilde, spektrumdaki mavi ve mavi çizgileri bulmaya çalışıyoruz ve dalga boylarının değerlerini metre cinsinden Tablo 1'de yazıyoruz.

(501.12), (501.13) ve (501.14) formüllerini kullanarak, Rydberg sabitinin değerlerini hesaplıyoruz ve bunları Tablo 1'in karşılık gelen hücrelerine (m -1 olarak) yazıyoruz.

Rydberg sabitinin aritmetik ortalamasını hesaplayın

. (501.15)

Rydberg sabitini belirlerken ortalama kare kök mutlak hatasını bulun:

. (501.16)

burada 4.3, üç ölçüm için Öğrenci katsayısıdır. güven seviyesi P = 0.95

Nihai sonucu yazıyoruz:

m-1.

Sonuçları kontrol etme

Formül (501.3) ile hesaplanan Rydberg sabitinin teorik değeri ile ortalama deneysel değeri arasındaki nispi fark %10'u geçmemelidir:

. (501.17)

Eğer öyleyse, o zaman deney başarılı oldu.

FİZİK SINAV HAZIRLIK SORULARI KURS II, BÖLÜM 3

Elastik ortamda dalgalar. Boyuna ve enine dalgalar Bir harmonik ilerleyen dalganın denklemi, grafiği, faz hızı, dalga boyu, dalga sayısı (1.1, 1.3).

Dalga cephesi, dalga yüzeyleri, faz hızı, dalga denklemi (1.3, 1.4).

Dalgaların süperpozisyonu ilkesi. Grup hızı. Gezici dalga enerjisi. Enerji akısı yoğunluk vektörü Umov vektörüdür (1.5, 1.6).

Elektromanyetik dalgalar. Dalga denklemleri. Düzlem harmonik dalga denklemi (2, 2.1, 2.2).

Elektromanyetik dalganın enerjisi. Enerji akışı. Enerji akısı yoğunluk vektörü, Poynting vektörüdür (2.3).

Bir elektrik dipolünün radyasyonu. Elektromanyetik dalgaların ölçeği (2.4, 2.5).

Işık girişimi. Tek renklilik ve dalgaların tutarlılığı. İki dalganın girişiminin hesaplanması (3.1.1 - 3.1.3).

Tutarlı dalgalar elde etme yöntemleri (3.2).

Optik yol uzunluğu ve optik yol farkı (3.3).

İnce filmlerde ışık girişimi. Optik aydınlanma. Girişimölçerler (3.4, 3.5).

Işık kırınımı. Huygens-Fresnel ilkesi. Fresnel bölge yöntemi (4.1, 4.2).

Yuvarlak bir delik ve disk üzerinde Fresnel kırınımı (4.3).

Bir yarıkta Fraunhofer kırınımı (4.4).

Kırınım ızgarası (4.5).

Uzaysal ızgara kırınımı. Wolfe-Bragg formülü (4.6).

Optik cihazların çözünürlüğü. Holografi kavramı (4.7, 4.8).

Işığın madde ile etkileşimi. Işık emilimi. Bouguer yasası. Işık saçılması. Rayleigh Yasası (6.1 - 6.3).

Işık dağılımı. Işığın elektronik dağılımı. Normal ve anormal varyans (6.4).

Işık polarizasyonu. Doğal ve polarize ışık. Malus yasası (6.5).

Işığın yansıma ve kırılma yoluyla polarizasyonu. Brewster yasası (6.6).

Çift kırılma. Yapay optik anizotropi. Polarizasyon düzleminin dönüşü (6.7, 6.8).

Isı radyasyonu. Termal radyasyon özellikleri. Kesinlikle siyah gövde. Kirchhoff yasası (7.1 - 7.3).

Kara cisim spektrumunda enerji dağılımı. Stefan-Boltzmann ve Wien yasaları (7.4 - 7.6).

Rayleigh-Jeans formülü. "Ultraviyole felaketi". Planck'ın varsayımı. Planck'ın formülü. Planck formülünün Stefan-Boltzmann ve Wien yasalarıyla bağlantısı (7.7).

Foton. Bir fotonun enerjisi, kütlesi ve momentumu. Hafif basınç (8.1, 8.2).

Fotoğraf efekti. Einstein'ın dış fotoelektrik etki denklemi (8.3).

Compton etkisi. Elektromanyetik radyasyonun parçacık-dalga ikiliği (8.4, 8.5).

De Broglie'nin hipotezi. Maddenin parçacık-dalga ikiliğinin deneysel olarak doğrulanması. Davisson-Germer deneyi (9.1).

Heisenberg belirsizlik bağıntısı. Mikropartiküllerin durumunun klasik ayarının imkansızlığı (9.2).

Dalga fonksiyonu ve istatistiksel anlamı (9.3).

Durağan durumlar için Schrödinger denklemi. Özfonksiyonlar ve özdeğerler. Serbest parçacık (9.4, 9.5).

Tek boyutlu dikdörtgen bir "potansiyel kuyu" (9.6) içindeki bir parçacık.

Klasik ve kuantum osilatörler (9.7).

Rutherford'un atom modeli (11.1).

Bohr'un varsayımları (11.2).

Hidrojen atomunun lineer spektrumu (11.3).

Kuantum mekaniğine göre hidrojen atomu. Bir atomdaki elektronun kuantum sayıları (11.4).

Pauli ilkesi (11.5).

Absorpsiyon, spektral ve uyarılmış emisyon (12.1).

Lazer çalışma prensibi (12.2).

(r

fiziksel sabit (Bkz. Fiziksel Sabitler) , 1890'da atomların spektrumlarını incelerken I. Rydberg tarafından tanıtıldı. Rp, enerji seviyeleri (bkz. Enerji seviyeleri) ve atomların radyasyon frekansları (bkz. Spektral seriler) için ifadelere girer. Atom çekirdeğinin kütlesinin elektronun kütlesine kıyasla sonsuz büyük olduğunu varsayarsak (çekirdek hareketsizdir), o zaman kuantum mekaniksel hesaplamaya göre, r ∞ = 2π 2 με 4 / bölüm 3= (109737.3143 ± 0.0010) cm-1(1974 için), nerede e ve m- bir elektronun yükü ve kütlesi, ile birlikte- Işık hızı, H -Çubuk sabittir. Çekirdeğin hareketi dikkate alındığında, elektronun kütlesi, elektronun ve çekirdeğin azaltılmış kütlesi ile değiştirilir ve sonra Ri= R ∞ / (1 + m / Mi), nerede ben -çekirdek kütlesi. Hafif atomlar için (hidrojen H, döteryum D, helyum 4 He), R.p. değerlerine sahiptir ( cm-1): Sağ = 109677,593; Ar-Ge= 109707, 417; R 4He = 109722,267.

Aydınlatılmış .: Taylor B., Parker W., Langenberg D., Temel sabitler ve kuantum elektrodinamiği, çev. İngilizceden, M., 1972.

• -, birim başına yapısal eleman sayısı. madde sayısı...

  Fiziksel ansiklopedi

• - temel fiziksel sabitlerden biri; gaz sabiti R'nin k ile gösterilen Avogadro sabiti NA'ya oranına eşit; Avusturya'nın adını almıştır. fizikçi L. Boltzmann ...

  Fiziksel ansiklopedi

• -, magn'ı karakterize eder. ışığın polarizasyon düzleminin dönüşü-ve. Fransızlar için adlandırılmıştır. magn yasalarını en kapsamlı şekilde araştıran matematikçi M. Verde. rotasyon ...

  Fiziksel ansiklopedi

• - adanın 1 molündeki parçacık sayısı. NA ile gösterilir ve (6.022045 ...

  kimyasal ansiklopedi

• - temel fiziksel gaz sabiti R'nin Avogadro sabiti NA'ya oranına eşit sabit ...

  kimyasal ansiklopedi

• - fiziksel sabit k, evrenlerin oranına eşit. gaz sabiti R ila Avogadro sayısı NA: k = R / NA = 1.3807 x 10-23 J / K. L. Boltzmann'ın adını taşıyan ...
• - bir maddenin 1 molündeki molekül veya atom sayısı; NA = 6.022 x 1023 mol-1. A. Avogadro'nun adını taşıyan ...

  Modern ansiklopedi

• - bir maddenin 1 molündeki molekül veya atom sayısı, NA = 6.022045 x 1023 mol-1; isim A. Avogadro adlı ...

  Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

• - magn etkisi altında ışığın polarizasyon düzleminin dönüşünü karakterize eder. alanlar. Işığın polarizasyon düzleminin dönme açısı φ "...

  Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

• - ana biri. unnvers. fiziksel sabit, evrenlerin oranına eşit ...

  Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlük

• evrensel gaz sabiti R'nin Avogadro sayısı NA'ya oranına eşit temel fiziksel sabitlerden biridir. : k = R / NA. L. Boltzmann'ın adını taşıyan ...
• - 1890'da atomların spektrumlarını incelerken I. Rydberg tarafından tanıtıldı. RP, atomların radyasyonunun enerji seviyeleri ve frekansları için ifadelere dahil edilir ...

  Büyük Sovyet ansiklopedisi

• - fiziksel sabit k, evrensel gaz sabiti R'nin Avogadro sayısı NA'ya oranına eşittir: k = R / NA = 1.3807.10-23 J / K. L. Boltzmann'ın adını taşıyan ...
• atomların enerji seviyeleri ve spektral serileri için formüllerde yer alan fiziksel sabittir: burada, M çekirdeğin kütlesidir, m ve e bir elektronun kütlesi ve yüküdür, c ışık hızıdır, h Planck sabiti...

  Büyük ansiklopedik sözlük

• - sadece "...

  Rusça yazım sözlüğü

• - devamlı ...

  eşanlamlı sözlük

Kitaplarda "Rydberg sabiti"

Sürekli bakım

Sürekli endişe Komitelerimiz, Sözleşme'nin onaylanmasından sonra konumlarının ne olacağını şimdiden soruyorlar. Bazı arkadaşlara, Pakt'ın resmi olarak onaylanması, herhangi bir kamu girişimini ve işbirliğini zaten dışlıyor gibi görünebilir. Bu arada, aslında, şöyle olmalı

Sürekli "pompalama"