Так как роль центростремительной силы выполняет кулоновская сила, то
Стр 1 из 2Следующая ⇒ . (1.21) Учитывая, что , (1.22) имеем . (1.23) Распространяя условие квантования круговых боровских орбит (1.10) на всю систему mе ue a + M uя b = n (1.24) и комбинируя уравнения (1.18–1.22), получим для величины энергии электрона: , (1.25) где - приведенная масса системы электрон-ядро. Следовательно, для волнового числа линии, возникающей при переходе Em® En, получим: (1.26) Энергетическая постоянная и постоянная Ридберга при учете конечности массы ядра равны: A = A¥/(1+me/Mя); R = R¥ /(1+ me/Mя). (1.27) Незначительное (4·10-4%) отличие от Rэксп . обусловлено тем, что в эксперименте длины волн линий спектра водорода измеряются в воздухе, а не в вакууме. Приведенная масса будет иметь различные значения для разных изотопов, и, следовательно, энергия системы электрон-ядро также будет принимать разные значения. Это различие приводит к тому, что линии изотопов, обусловленные одним и тем же квантовым переходом Em®En, будут иметь различные длины волн. Различие в длинах волн (соответственно в волновых числах), обусловленное различием в массах ядер изотопов, называется изотопическим сдвигом линии (изотопическим эффектом масс). Именно по изотопическому сдвигу и был открыт тяжелый изотоп водорода – дейтерий (1932 г.). Рассмотрим выражение изотопического сдвига для линий водорода и дейтерия. Волновые числа линий излучения соответствующих изотопов согласно (1.26) имеют вид: (1.28) Здесь Mp и MД - массы протона и дейтрона соответственно. Изотопический сдвиг в линиях: (1.29) Таким образом, относительная величина изотопического сдвига пропорциональна разности масс изотопов, обратно пропорциональна произведению масс изотопов. Из формулы (1.29) видно, что изотопический сдвиг быстро уменьшается с ростом атомного веса элемента. Для легких атомов он достигает наибольших значений.
Выражение для изотопического сдвига линий в шкале длин волн аналогично(1.29): . (1.30)
Упражнение 1
В данном упражнении изучается серия Бальмера в спектре испускания атома водорода, линии которой лежат в видимой области. В серии Бальмера т = 2. Квантовое число п для первых четырех линий принимает значения 3, 4, 5, 6. Эти линии обозначаются соответственно Н a, Нb, Нg и Нd. Свечение водорода создается в газоразрядной водородной лампе типа ТВС-15 при пропускании через нее электрического тока от отдельного блока питания. Для наблюдения спектра и измерения длин волн спектральных линий удобно использовать призменный монохроматор-спектрометр УМ-2 (см. приложение 2). Для этого, собрав установку на базе УМ-2, проверяют градуировку монохроматора по спектру ртутной лампы (см. гл.3, п. 3.2). Далее для каждой из названных четырех линий серии Бальмера находят отсчет на барабане j' и с помощью его исправленного значения j = j' + Dj по градуировочному графику определяют длину волны l. Следует отметить, что в излучении водородной лампылинии атомного спектра наблюдаются на фоне менее интенсивного спектра молекулярного водорода. Поиск нужных линий необходимо начинать с наиболее яркой красной линии Нa. Вторая линия Нb - зелено-голубая, третья - Нg - фиолетово-синяя, четвертая - Нd - темно-фиолетовая. Из-за небольшой интенсивности наблюдать ее труднее.
Читайте также: А касательное напряжение (сила, действующая на единицу площади) Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|