Лабораторная работа № 16
Наблюдение сплошного и линейчатого спектров
Цель работы: научиться наблюдать спектры различных источников света и сравнивать их между собой.
Оснащение работы:
Оборудование: спектроскоп прямого зрения (или двухтрубный спектроскоп), общие для всех электрическая лампочка, реостат, ключ, источник электрической энергии, асбестовые фитили на железной проволоке, штатив для закрепления фитилей, люминесцентная лампа, спектральные трубки, прибор для зажигания спектральных трубок (ПДЗТ), растворы веществ(медного купороса, раствора NaCl, марганцево-кислого калия и др.), цветные стекла, цветные карандаши.
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, § 19.1-19.3, с 480-489
Ход работы:
I. Наблюдение сплошного спектра накаленного металла.
1.На демонстрационном столе установить электрическую лампочку, присоединить ее к источнику электрической энергии через реостат и ключ. Цепь замкнуть.
2. Окуляр спектроскопа приблизить к глазу. Щель спектроскопа направит на накаленную нить электрической лампочки. Резкость изображения спектра отрегулировать передвижением линзы за головку винта.
3. Рассмотреть спектр при полном накале нити лампы, найти в нем все спектральные цвета.
4. Цепь разомкнуть, зарисовать спектр, сохранив последовательность расположения основных цветов спектра.
5. Приблизить окуляр спектроскопа к глазу и рассмотреть спектр дневного света.
6. Сравнить ранее наблюдаемый спектр со спектром дневного света и сделать вывод.
7. Замкнуть цепь. Продолжать наблюдение спектра накаленного металла, уменьшая накал нити. Следить за уменьшением яркости спектра и постепенным исчезновением его составных цветов.
8. Вывод о результатах наблюдения записать.
II. Наблюдение линейчатых спектров.
1. Зажечь спиртовку. Направить щель спектроскопа на пламя спиртовки и получить яркий четкий спектр.
2. В пламя спиртовки поочередно ввести асбестовые фитили, пропитанные исследуемыми растворами. Рассмотреть полученные спектры; отметить положение цветных линий спектра для каждого раствора.
3. Спиртовку погасить; наблюдаемые линейчатые спектры зарисовать.
4. Включить люминесцентную лампу в электрическую сеть.
5. Щель спектроскопа направить на лампу и рассмотреть сплошной спектр ее люминофора. Обнаружить на фоне сплошного спектра несколоко ярких линий паров ртути (фиолетовую, зеленую, желтую).
6. Лампу включить, линейчатый спектр паров ртути зарисовать.
7. Установить поочередно спектральные трубки в приборе ПЗСТ, острый выступ на трубке развернуть в сторону кожуха. Планку закрыть.
8. Подключить прибор к источнику электрической энергии, соблюдая полярность.
9. Расположить щель спектроскопа параллельно щели прибора и рассмотреть спектры газов; отметить характерные для них цветные линии, расположенные на некотором расстоянии друг от друга.
10. Прибор отсоединить от источника тока. Спектры зарисовать, сохраняя расположение цветных линий для каждого газа и относительно расстояние между ними.
11. Сравнить спектры газов и сделать вывод.
II. Наблюдение спектров поглощения.
1. Приблизить окуляр спектроскопа к глазу и получить четкий спектр дневного света.
2. Перед щелью спектроскопа поочередно поместить в стеклянном сосуде растворы исследуемых веществ и цветные стекла.
3. Рассмотреть полученные спектры; найти линии поглощения; обратить внимание на количество линий и место их расположения в каждом конкретном случае.
4. Наблюдаемые спектры зарисовать.
Контрольные вопросы:
1. Какова причина разложения белого света призмой?
2. Какие типы спектров вы знаете?
3. Как объяснить происхождение линейчатых спектров?
4. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные виды излучений.
5. На каких физических принципах основан спектральный анализ?
6. Приведите примеры практического использования спектров.
Лабораторная работа №16*
Наблюдение спектров испускания и поглощения атома водорода
Цели работы: познакомиться с видами излучения, со спектрами испускания и поглощения, сравнить частоты поглощения и излучения.
Оснащение работы: СД «Открытая физика 1.1», мультипроектор, интерактивная доска, ПК
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, § 19.1-19.3, с 480-489
Ход работы:
1. Откройте (СД «Открытая физика») в разделе «Квантовая физика» окно модель «Постулаты Бора»
2. Установить электрон в основное состояние (n=1), затем перевести в возбужденное состояние (n>1), при котором атом, поглощая фотон переходит в возбужденное состояние с большей энергией. (n=6,5,4,3,2).
3. Для каждого поглощения записать значения длины волны λ.
4. Записать значения энергии всех уровней.
5. Определите энергии поглощенного фотона по формуле:
Eпогл=hν=En-Em , где En<Em
6. Определите частоту поглощенного фотона νпогл.
7. Вычислите радиусы орбит по формуле:
r=r1·n2
8. Установите электрон в 6-ый энергетический уровень, затем покажите переход атома из состояния En в состояние в Em (m=2).
9. Вычислить энергию излученного фотона:
E=hν=En- Em, где Em<En.
10. Определите частоту излученного фотона νизл..
11. Начертите энергетические спектры поглощения и излучения.
12. Все полученные значения занесите в таблицу.
13. Сравнить частоты νпогл. и νизл. и сделать вывод.
14. Результаты записать в таблицу 1 и 2:
Таблица №1
n | En, эВ | Еn, Дж | λ, нм | hν, Дж | ν, Гц | r, м | энергетический спектр поглощения |
1. | |||||||
2. | |||||||
3. | |||||||
4. | |||||||
5. | |||||||
6. |
Таблица №2
n | En, эВ | Еn, Дж | λ, нм | hν, Дж | ν, Гц | энергетический спектр излучения |
1. | ||||||
2. | ||||||
3. | ||||||
4. | ||||||
5. | ||||||
6. |
Контрольные вопросы:
1. Перечислите три постулаты Бора, используя которые он построил теорию строения атома.
2. Что показали все полученные опытным путем линейчатые спектры атомов?
3. Объясните суть использования спектрального анализа на практике.
4. Какие переходы электрона в атоме возможны при поглощении света? Какую энергию называют энергией ионизации?
5. Запишите выражения для спектра электромагнитных волн, излучаемых и поглощаемых атомом водорода.
6. Какие переходы электрона в атоме возможны при поглощении света?
Лабораторная работа № 17
Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям
Цель работы: познакомиться с методом вычисления отношения заряда к массе частицы по фотографиям ее трека.
Оснащение работы
Оборудование: фотография треков заряженных частиц в камере Вильсона, помещенной в магнитное поле, линейка измерительная, транспортир, лист кальки размером 60 х 90 мм.
Литература: , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, § 20.1-20.6, с 503-521
Ход работы:
1. Определите направление силовых линий магнитного поля.
2. Укажите причины, по которым толщина и кривизна трека протона увеличиваются к концу его пробега.
3. Измерьте радиус кривизны трека протона к концу его движения и вычислите его энергию в этом месте, а также величину изменения энергии по сравнению начальной.
4. Определите, ядро какого элемента распалось в точке а, если известно, что здесь произошла реакция с захватом одного нейтрона (т. е. нейтрон проник в ядро), а при распаде, кроме двух протонов и двух a-частиц, образовались еще нейтроны.
5. Какие частицы составляют «звезду» распада в точке б? в точке с?
На фотографии (рис.14) запечатлены треки частиц, полученных при распаде атомных ядер (так называемые “звёзды” распада), в камере Вильсона. Распады ядер вызваны действием нейтронов с энергией 90 МэВ, двигавшихся в направлении, указанном стрелкой. На снимке видны три “звезды” распада и полный пробег одного протона с начальной кинетической энергией 1,8 МэВ. Камера помещена в однородное магнитное поле с индукцией 1,3 Тл, направленное перпендикулярно фотографии.
На фотографии треков заряженных частиц, двигавшихся в магнитном поле, находят два наиболее искривленных трека. Модули начальных скоростей частиц одинаковы. Левый трек принадлежат ядру атома водорода, правый – неизвестной частице. Отношение заряда атома водорода к его массе равно 9,6 х 107 Кл/кг. необходимо найти отношение заряда к массе неизвестной частицы.
Перед началом работы оба трека осторожно переносят на кальку и измеряют радиусы их кривизны. В средних участках треков проводят по две хорды и в середине к ним восставляют перпендикуляры. Точки пересечения перпендикуляров будут центрами кривизны треков. Затем измеряют радиусы кривизны с помощью измерительной линейки, учитывая масштаб снимка.
Далее выводят расчетную формулу.
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца, вектор которой перпендикулярен вектору скорости частицы. Эта сила сообщает частице центростремительное ускорение. Согласно второму закону Ньютона, сила Лоренца равна:
qn B=mn2/R.
Отсюда модуль скорости неизвестной частицы n1 будет равен:
n1=q1R1B/ m1,
где q1 – заряд частицы, m1 – масса частицы, R1 – радиус кривизны трека, B – модуль магнитной индукции.
Рис.14
Модуль скорости ядра атома водорода n2 равен:
n2= q2R2B/ m2,
где q2 – заряд ядра атома водорода, m2 – масса ядра атома водорода, R2 – радиус кривизны трека.
Так как по условию
n1=n2, то q1R1B/m1= q2R2B/m2
Отсюда q1/m1= q2R2/m2R1.
Контрольные вопросы:
1. Почему треки ядер атомов имеют разную толщину?
2. Чем отличаются треки частиц, полученные в фотоэмульсии, от треков частиц в камере Вильсона и пузырьковой камере?
3. Перечислите известные вам три косвенных метода исследования ядра.
4. Какие параметры частиц определяют по длине и толщине треков в камере Вильсона?
5. Какие параметры частиц определяют по искривленным трекам в камере Вильсона, помещенной в магнитном поле?
Библиографический список
1. Бочарникова явления фотоэффекта. Лабораторная работа по СD «Открытая физика» / // Первое сентября Физика – №1, 200янв.
2. ,, Шифер работы по физике для средних ПТУ [Текст] / ., , . – М.: Высшая школа.2001 - с
3. , Граковский . Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования [Текст] / Под общ. Ред. , - М., ФОРУМ: ИНФРА-М., 2004, § 20.1-20.6, с 503-521
4. Открытая физика [Электронный ресурс] – , Долгопрудный», 2002 – 1 электрон. Опт. Диск СD
5. Покровский по физике в средней школе [Текст] / – М.; Просвещение, 2002 -
6. Самойленко (для нетехнических специальностей): учебник [Текст] / .-М.; Мастерство, 2002. – 400с
7. Тульчинский задачи по физике в средней школе / - М.:Просвещение,2000 – с
8. Лабораторные работы в школе и дома: электродинамика; книга для учащихся [Текст] / . - М.: Просвещение, 200с
Цырендылыкова Намжилма Батожаргаловна
Методические указания по проведению лабораторных работ по физике
Подписано в печать 19.11.09
Формат 60 х 84 1/16
Усл. печ. л. 2,5 Уч. изд. л. 1,2
Тираж 30 зкз. Заказ 64
Отпечатано БЛПК
* По выбору учителя
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
