Отчет по лабораторной работе №6 Серия Бальмера. Определение постоянной Ридберга

Расчетные формулы

Длина волны (из условия максимума для дифракционной решетки)
(6)
где d – постоянная дифракционной решетки, [d] = м;
x – расстояние от дифракционной решетки до экрана, [x] = м;
l – половина расстояния между двумя дифракционными линиями одной длины волны и одного порядка дифракции, [l] = м;
m – порядок дифракции.
Постоянная Ридберга для серии Бальмера
(7)
где – длина волны, [ ] = м;
n — номер орбиты, с которой переходит электрон.
Разность энергий атомных уровней
(8)
где – длина волны, [ ] = м;
h – постоянная Планка, h = ;
c – скорость света, с = .

3. 
   Формулы для расчёта погрешностей косвенных измерений
   

Абсолютная погрешность косвенных измерений длины волны
(9)
Абсолютная погрешность косвенных измерений постоянной Ридберга
(10)
Абсолютная погрешность косвенных измерений разности энергий атомных уровней
(11)

3. 
   Погрешности прямых измерений
   

Абсолютная погрешность прямых измерений расстояния от решётки до экрана

Абсолютная погрешность прямых измерений расстояния между двумя дифр. линиями

3. 
   Таблицы
   

Таблица 1
Результаты измерений и вычислений

Линия (цвет)	x, м	2l, мм	, нм	, нм	, эВ	R’,
Зелёный	0,230	145	501,1	499,3	3,24	1,068
	0,243	153	500,5
	0,258	161	496,4
Фиолетовый	0,230	116	407,5	409,0	3,94	1,100
	0,243	125	415,2
	0,258	129	404,2
Жёлтый	0,230	170	577,8	581,2	2,78	1,230
	0,243	183	587,3
	0,258	191	578,6

3. 
   Примеры расчетов физических величин
   

Исходные данные
Плотность штрихов дифракционной решетки:



Вычисления
Длина волны (из условия максимума для дифракционной решетки)


Постоянная Ридберга

Разность энергий атомных уровней

Относительная погрешность косвенных измерений длины волны

Абсолютная погрешность косвенных измерений постоянной Ридберга

Абсолютная погрешность косвенных измерений разности энергий атомных уровней

Относительная погрешность косвенных измерений

Энергия третьего атомного уровня водорода

Энергия четвертого атомного уровня водорода

Энергия пятого атомного уровня водорода

Энергия шестого атомного уровня водорода

3. 
   Результаты
   

Длина волны зелёного цвета

Длина волны фиолетового цвета

Длина волны жёлтого цвета

Энергия перехода электрона в опыте с зелёным цветом

Энергия перехода электрона в опыте с фиолетовым цветом

Энергия перехода электрона в опыте с жёлтым цветом

Постоянная Ридберга в опыте с зелёным цветом

Постоянная Ридберга в опыте с фиолетовым цветом

Постоянная Ридберга в опыте с жёлтым цветом

3. 
   Сравнение экспериментальных и табличных значений
   

Сравнительная оценка результата постоянной Ридберга для зелёного цвета

Сравнительная оценка результата постоянной Ридберга для фиолетового цвета

Сравнительная оценка результата постоянной Ридберга для жёлтого цвета

Сравнительная оценка энергии перехода электрона для опыта с зелёным цветом

Сравнительная оценка энергии перехода электрона для опыта фиолетовым цветом

Сравнительная оценка энергии перехода электрона для опыта с жёлтым цветом

3. 
   Вывод
   

В данной лабораторной работе был исследован спектр излучения атомов водорода с помощью дифракционной решетки и рассчитана постоянная Ридберга.
В ходе работы была проведена сравнительная оценка экспериментального и справочного значений постоянной Ридберга. Отклонения для разных экспериментов составили 2,7%, 2,8% и 12,2%. Отклонение от табличных значений в среднем составило примерно 5,9% для постоянной Ридберга, 47,9% для энергии перехода электрона. Таким образом, полученные значения входят в интервал допустимых отклонений, обусловленных человеческим фактором, некоторым несовершенством лабораторного оборудования.

Санкт-Петербург
2023