Порядок выполнения работы

Задание 1. Общее изучение спектра натрия

1. Установить на оптическом рельсе неоновую лампу и направить ее излучение на входную щель спектрографа. Установить минимальную ширину щели. Наблюдая через линзу 8 спектр неона, совместить со стрелкой-указателем каждую из линий неона, описанных в табл. 3. Показания шкалы барабанов 12, 13 и значения частот для каждой линии из табл. 3 занести в табл. 4. Переходя от ярких красных, оранжевых и желтых линий к слабым в зеленой и синей частях спектра, следует постепенно увеличивать ширину щели.

Таблица 4

2. Пользуясь данными табл. 4, на миллиметровой бумаге построить график зависимости угла поворота φ от частоты ν. При построении графика придерживаться следующих масштабов. На оси «частота» 1 см должен соответствовать 10∙10¹² Гц, на оси «угол поворота» - 100 делениям барабана 12.

3. Убрать неоновую лампу и включить натриевую. Совместить с указателем все линии исследуемого спектра натрия. При наблюдении дублетов следует совмещать с указателем промежуток между линиями дублета. Определить показания шкалы для каждого дублета. С помощью построенного градуировочного графика найти усредненные частоты дублетов. Результаты занести в табл. 5.

4. По формулам (3) и (4) с помощью табл. 2 рассчитать частоты трех линий серии – «главной», «резкой» и «диффузной». Сопоставляя измеренные и рассчитанные значения частот, определить квантовые числа верхнего и нижнего уровней для переходов наблюдаемых линий спектра натрия. Результаты также занести в табл. 5.

Задание 2. Определение энергии спин-орбитального взаимодействия.

1. Включить натриевую лампу и совместить с указателем линии ярко красного дублета спектра натрия, с которого начинается «резкая» серия. Определить показания шкалы для каждой из двух линий дублета. Зная усредненную частоту этого дублета, найти на рис. 3 в спектре неона линии ближайшие по частоте к красному дублету натрия слева и справа.

2. Установить неоновую лампу. Совместить с указателем эти линии в наблюдаемом спектре неона и определить показания шкалы. Данные занести в табл. 4.

3. По этим данным построить градуировочный график в более крупном масштабе. На оси «частота» 1 см должен соответствовать 0.1∙10¹² Гц, на оси «угол поворота» – 1 делению шкалы барабана 12. По этому графику определить частоты ν₁ и ν₂ красного дублета.

4. По формуле (1) вычислить Δ Е – энергию спин – орбитального взаимодействия. По формуле (5) рассчитать эту же энергию теоретически. Значения постоянной Планка и скорость света приведены к формуле (1), квантовые числа для красного дублета n = 3, l = 1.

5.Результаты занести в табл. 5

Таблица 5

6. Изобразить в масштабе расположение уровней, переходы между которыми порождают красный дублет.

Контрольные вопросы

1. Как возникают дублеты в спектре испускания?

2. Почему на месте желтого дублета наблюдаются черные полосы?

3. Почему в S состояниях уровни одиночные?

4. Почему уровни энергии атома натрия зависят от орбитального квантового числа?