Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Звіт
лабораторної роботи з фізики №46
Мета роботи: Ознайомитись із структурою молекулярних спектрів поглинання водних розчинів , CuSO4, KMnO4 і визначити сталу Планка за молекулярним спектром поглинання водного розчину біхромату калію
Прилади і обладнання: Монохроматор УМ – 2, неонова лампочка, кювети з водними розчинами , CuSO4, KMnO4, конденсорна лінза
Теоретичні відомості та опис установки
Для визначення сталої Планка в даній лабораторній роботі вивчають спектр поглинання водного розчину біхромату калію . Відомо, що кванти світла, які поглинаються цим розчином, викликають розпад іонів згідно рівняння
+. (1)
Найбільша довжина хвилі , яка здатна викликати розпад іона , відповідає початку поглинання в спектрі розчину і задовольняє умові
, (2)
де ( стала Планка; – швидкість світла у вакуумі; – енергія, яку необхідно затратити для реакції розпаду іона .
Ця енергія дорівнює
, (3)
де ( тепловий ефект реакції (для реакції (1) ), ( число Авогадро.
Із співвідношень (2) і (3) отримуємо робочу формулу для знаходження сталої Планка
. (4)
Лабораторна установка для вивчення спектрів поглинання водних розчинів зібрана на базі монохроматора УМ-2, який використовується як спектроскоп. Оптична схема установки наведена на рис. 1, а її загальний вигляд – на рис. 2. На рис. 1 схематично виділені оптичні елементи, що входять до складу монохроматора.
Як видно з рис.1, сфокусоване конденсорною лінзою 3 світло проходить через досліджуваний розчин 4 і потрапляє на вхідну щілину 6 монохроматора. Далі, пройшовши дисперсійну призму 8, світловий промінь через об’єктив зорової труби 9 досягає окуляр 11.
Рис. 1
1 – джерело світла; 2 – захисний кожух джерела світла; 3 – конденсорна лінза; 4 – кювета з досліджуваним розчином; 5 – збиральна лінза; 6 – вхідна щілина;
7 – об’єктив коліматора;
8 – дисперсійна призма; 9 – об’єктив зорової труби; 10 – візир; 11 – окуляр.
Рис. 2
1 – джерело світла (лампочка розжарювання) в захисному кожусі;
2 – конденсорна лінза; 3 – неонова лампочка в захисному кожусі; 4 – кювета з досліджуваним розчином; 5 – монохроматор УМ–2; 6 – окуляр; 7; 8 ( регулювальні гвинти; 9 – барабан довжин хвиль; 10 – блок живлення установки.
ЗАВДАННЯ 1. Градуювання монохроматора
, Ǻ
7092
6929
6678
6599
6402
6334
6266
6143
5975
5852
, відн.од.
2576
2542
2462
2438
2366
2336
2306
2260
2176
2130
ЗАВДАННЯ 2. Вивчити спектри поглинання водних розчинів: мідного купоросу CuSO4, біхромату калію K2Cr2O7, марганцевокислого калію KMnO4 та визначити сталу Планка
Таблиця 2
Назва
речови-ни
Спектральні смуги поглинання
h·1034,
Дж·с
Початок поглинання
Максимум поглинання
Кінець поглинання
, відн.од.
, Å
, відн.од.
, Å
, відн.од.
, Å
8,73
K2 CrO7
-
-
2560
7012
2200
6015
CuSO4
1590
4983
1310
4716
-
-
KMnO4
2080
5670
1680
5142
1422
4880
h=2.42*105*6513/6.02*1023*299792458=8.73
Висновок: в даній лабаратоній роботі ми знайшли сталу Планка за молекулярним спектром поглинання
