НУ “Львівська політехніка” Кафедра фізики Лабораторія оптична / ЗВІТ про виконання лабораторної роботи № 44 Назва роботи: “Вивчення спеціальних закономірностей в спектрі випромінювання водню і визначення сталої Планка” Мета роботи: Експериментально дослідити видиму частину спектра випромінювання атомів водню, за результатами вимірювань розрахувати сталу Планка. Прилади і матеріали: Монохроматор типу УМ–2, неонова лампочка, прилад СПЕКТР–1. Короткі теоретичні відомості, виведення робочої формули: Як відомо спектр кожного газу складається з окремих спектральних ліній або груп (серій) близько розташованих ліній. Найбільш вивченим є спектр атома водню. Частоти випромінювання атома водню можна описати узагальненою формулою Бальмера у вигляді (4.4):
, (1) де
( частота випромінювання атома водню при його переході з
(го енергетичного рівня на
(й енергетичний рівень;
( стала Рідберга;
і
( цілі числа (
, а
набуває значень
і т.д.). Стала Рідберга
у формулі (1) визначається співвідношенням (4.7) (див. §4.1)
, (2) де
( порядковий номер атома водню (
=1); m=9,11·10-31 кг – маса електрона; е=1,6·10-19 Кл – заряд електрона;
=8,85·10-12 Ф/м – електрична стала; с=3·108 м/с – швидкість світла у вакуумі;
( стала Планка. Кожному значенню
в (1) відповідає серія спектральних ліній. Для видимої частини спектра атома водню
=2. Формулу (1) з урахуванням (2) можна записати таким чином:
. (3) Виражаючи частоту випромінювання
через довжину хвилі

з (3) одержуємо вираз для визначення сталої Планка:
. (4) З врахуванням того, що для атома водню
=1 вираз (4) перепишемо у вигляді
. (5) Перехід атомів газу із основного стану в збуджений легко здійснити за допомогою електричного розряду в розрідженому газі. Перехід атомів із збудженого стану в основний проходить спонтанно (самовільно) з випромінюванням ліній усіх серій. В даній лабораторній роботі визначають наступні лінії в спектрі випромінювання водню, які лежать у видимій частині спектру і становлять 400(600 нм: червону лінію
, (
= 3); зелено-голубу лінію
, (
= 4); фіолетово − синю лінію
, (
= 5); фіолетову лінію
, (
= 6). Задані величини: