V. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ

1. Построить на миллиметровой бумаке градуировочный график.

График должен быть выполнен очень аккуратно и иметь размер примерно 35Х35 см. На график наносить точки, соответствующие средним делениям шкалы барабана.

2. Определить по градуировочному графику длины волн четырех измеренных линий спектра водорода.

3. По формуле (3) вычислить постоянную Ридберга, подставляя соответствующие значения n,i. Найти среднее значение R

4. Оценить погрешность измерения R. При оценке погрешности принять во внимание следующее. Постоянная Ридберга определяется по формуле (6), т.е. косвенно, путем прямых измерений величин l. Согласно элементарной теории ошибок (см. «Лабораторный практикум по физике. Механика», ч.I), относительная погрешность величины

при этом вычисляется по формуле

ε_R= DR/R = Dl/l,

Погрешность измерения длины волны связана со следующими погрешностями:

1)приборной погрешностью;

2) неточностью определения эталонных значений длин волн спектра гелия;

3) погрешностью построения градуировочного графика;

4) погрешностью определения длин волн спектра атомарного водорода по градуировочному графику.

Рассмотрим, как влияют все эти погрешности на результат наших измерений.

1. Приборная погрешность является паспортной величиной прибора и не привышает 0,1% для монохроматора, используемого в данной работе.

2. Погрешность в определении эталонных длин волн еще меньше. В настоящее время значения длин волн эталонных источников измерены достаточно точно. Погрешность в их измерении не превышает 0,01%.

3. В наших опытах погрешность измерения R определится, главным образом, третьим и четвертым факторами.

Рассмотрим влияние масштаба графика на величину ошибки измерения.

При выборе масштаба мы должны знать диапазон измеряемой величины. В нашем случае монохроматор градуируется в пределах 3500-6500 А^°, т. е. диапазон измеряемых длин волн составляет 3000 А^°. Если мы хотим, чтобы относительная ошибка, вносимая графиком, равнялась приборной, т.е. 0,1%, то это значит, что масштаб графика должен быть выбран таким, чтобы при измерении длины волны в 3500 А^° единица длины масштаба соответствовала 3,5 А^°. Следовательно, вся ось абсцисс должна содержать столько единий масштаба, сколько отрезков длиной в 3,5 А^° уложится в интервале 3000 А^°. В нашем примере этих отрезков уложится 857. Пусть, например, 1 мм соответствует 3,5 А^°, тогда вся шкала длин волн будет порядка метра. Ясно, что такой график неудобен. Если строить график разумных размеров, то это должно привести к ошибке, превышающей приборную погрешность. Удобно выбрать масштаб таким, чтобы 1 мм по оси длин волн (ось абсцисс) соответствовал 10 А^°, а 1 мм по оси делений шкалы барабана (ось ординат) соответствовал 10 ^°. Тогда ошибка в определении длины волны будет менее 1%.

VI. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. При каких условиях возникают линейчатые спектры?

2. Какова модель атома по теории Резерфорда-Бора? Сформулируйте постулаты Бора?

3. Выведите на основе теории Бора формулу для энергии электрона на n-ой орбите. Объясните смысл отрицательного значения энергии электрона в атоме.

4. Выведите формулу (4) для спектральных серий атомарного водорода. Изобразите схему образования спектральных серий.

5. Что называется постоянной Ридберга?

6. Каковы трудности теории Бора?

7. Каково устройство монохроматора?

8. Как производится градуировка монохроматора?

9. Что влияет на погрешности измерений в данной лабораторной работе?

10. Как выбирается масштаб градуировочного графика в данной работе?

VII. ЛИТЕРАТУРА

1. И.В. Савельев «Курс общей физики», т.3, М. 1973 г., гл. Х

2. С.Э. Фриш, А.В. Тиморева «Курс общей физики», т.III, М. 1962, гл. ХХХ

3. Г.А. Зисман, О.М. Тодес, т.3, М. 1972 г., гл. XII.

Поиск по сайту: