LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA"

Sylwia Ostrowska
5 lat temu
Przeglądów:

1 LABORATORIUM OPTYKA GOMTRYCZNA I FALOWA Instucja d ćwczna n 5 Tmat: Wyznaczan stałj Rydbga, ng jnzacj wdu masy zduwanj ltnu z wdma atmu wdu

2 I. Wymagana d ćwczna. Mdl Bha atmu wdu atmów wddbnych, zmy ngtyczn. Stała Rydbga, nga jnzacj atmu wdu, masa zduwana 3. Pmnwan gazów, wdm msyjn. Zasada dzałana stmtu yzmatyczng Ltatua Syt PRz, Fzya I acwna, Rzszów 07, st. 7-9, st J.M. Massals, M. Massalsa, Fzya wsółczsna, WNT, Waszawa, 0. I.W. Sawlw, Wyłady z fzy, t. 3, PWN Waszawa, 99, st II. Wwadzn d tmaty ćwczna Pwszym, tóy sał atm wdu w ssób dający wyn zgdn z dśwadcznm, był Nls Bh. Załżył n, ż wół ddatn naładwang jąda ąży bc łwj mnu ujmn naładwany ltn mas m. Oba ładun są ówn c d watśc bzwzględnj, a jąd jst duż cęższ nż ltn. W tam uładz sła ddzaływań ltycznych łn lę sły dśdwj: F, F d mv () Z waunu tżsamśc bu wyższych sł tzymujmy: mv () ng ltnu na danj bc, tncjalna ltstatyczna ntyczna, wynszą, m v (3) Za mcą ównana () mżmy wygdn blczyć ngę całwtą: + + () 8πε Oznaczając zz v ędść lnwą ltnu, mżmy blczyć ęd mmnt ędu ltnu: m v, L m v (5) Żby tzymać wyn zgdn z dśwadcznm, Bh załżył, ż mmnt ędu ltnu znajdującg sę na danj bc mż zyjmwać watśc ówn jdyn wltnścm wnj watśc, zwanj zduwaną stałą Planca ħ, czyl L m v nħ (6) Zstawając ównana () (6) zwązując wstały uład ównań tzymujmy mń n-tj bty ltnu

3 πεħ n m (7) Inn bty są ndzwln. Caw jst, ż t st załżn Bha mmnc ędu ltnu badz dbz tłumaczy wsółczsna mchana wantwa. Wstawając zalżnść (7) d () tzymujmy ngę na n-tj bc (n-tym zm ngtycznym) m (8) 3π ε ħ n nga ta jst ujmna, c jst dbcm czywstg fatu, ż atm dzę zycągającym słm ltycznym stanw uład twal zwązany (bz wływów zwnętznych). Jdna, c bz uwzględnna mchan wantwj jst dzwn, nga ta n jst dwlna w maę, ja ltn znajdwałby sę caz dalj d jąda, al jst wantwana, czyl zalżna d n, zwang główną lczbą wantwą. Wat zastanwć sę, jaą ngę tzba dstaczyć atmw wdu znajdującmu sę w stan dstawwym n, żby zjnzwać atm, czyl twal dwać ltn ddalając g na dlgłść, dy t zgdn z wzm (7) n. nga ta, znaczna, jst óżncą ng w stan zjnzwanym n w stan dstawwym n, czyl na dstaw wzu (8) m m (9) 3π εħ 3π εħ Wyzystując zalżnść (9), ngę (8) na n-tym zm mżna wyazć wzm n (0) n Zgdn z mdlm msj śwatła zz zzdzn gazy, atm znajdujący sę czątw w stan dstawwym dstacznu mu ng na sut zdzń tmcznych, lub zływu ądu zz gaz, alb naśwtlana mnwanm, zwęsza swją ngę z d n, c jst tżsam z zsm ltnu z zmu dstawwg na wyższy zm ngtyczny. Na tym wyższym zm ( lczb wantwj n) ltn zstaj badz ót, zsaując na tóyś z nższych zmów ( lczb wantwj m) mtując zy tym want ng w stac ftnu, tóy z l jst zntwany zz falę ltmagntyczną częsttlwśc ν długśc fal λ. nga tg ftnu, zgdn z htzą d Bgl a dana wzm f hν, gdz h π ħ, jst ówna óżncy ng bu zmów ngtycznych f c hν h () λ m n Stąd długść fal mtwang ftnu jst ówna hc λ R () m n m n 3

4 W zyadu bswwanym tyczn w ćwcznu wdzaln długśc fal wstają zy zsu ltnu z wyższych zmów ngtycznych n 3,, 5, 6, na zm n. Stała wystęująca w wyższym wzz ns nazwę stałj Rydbga R (3) hc W zyadu gdy masa jąda n jst nsńczna, t lasyczn ltn ąży n wół jąda, al wół wsólng śda masy. Pnwn zlczn wyższych zalżnśc daj dbn wzy z tą tyl óżncą, ż zamast masy m wystęuj tzw. masa zduwana mm µ () m + m Pnważ m >>m, t masa zduwana µ nwl óżn sę d masy ltnu m. Sts Dla stsu użytg w dśwadcznu słuszna jst nastęująca zyblżna zalżnść wążąca długść fal λ z mzną wlścą L λ (5) ( al + b)5 zwana zmdyfwaną fmułą dyssyjną Cauchy g. Fmułę tę mżna zształcć nastęując 5 λ al + b (6) P zyjęcu yλ 5/, xl, mżna użyć daswana mtdą najmnjszych wadatów dla stj yax+b w clu znalzna aamtów a b, a tym samym zalżnśc λ(l). III. Mtdlga wynana maów. Zstawć uład mawy wdług schmatu z ys.. Ustawć zd szczlną stsu uę Plüca nałnną hlm ta, by na matówc w ulaz lunty stsu glądać ntnsywn wdm lnw. Pzd uuchmnm zyządów zgłsć sę d wadzącg ćwczna, aby w jg bcnśc włączyć ndut wytwazający wys naęc. Pdczas wynywana ćwczna n dtyać zwdów ltycznych an u Plüca z gazm. Naęc zaslając wyns la tysęcy wltów! sts ndut Rua Plüca

5 Rys.. Schmat uładu mawg. W clu wysalwana zyządu, zsuwając ętł sal stsu dczytać łżn L wszystch ln wdmwych hlu. Zantwać dwadając m długśc fal wdług tabl. Zantwać taż dan tzbn d blczna nwnśc mau. Tabla mawa L λ bawa natężn y [ - ] [µm] [µm -.5 ] czwna słaba czwna slna żółta badz slna zlna słaba zlna slna 0.9 zln-nbsa umawana 0.73 nbsa slna 0.7 fltwa slna fltwa badz słaba 3. Wyłączyć zaslan ądm, usunąć uę Plüca nałnną hlm zd szczlną ustawć uę z wdm. Włączyć zaslan.. Wdzalna część atmwg wdma wdu słada sę z cztch ln wdmwych: czwnj H α, nbsj H β dwu fltwych H γ H δ. Odczytać łżn L H tych ln na sal stsu. 5. Wyłączyć zaslan ądm, usunąć uę Plüca. IV. Oblczna. Nayswać wys λ(l) dla hlu az wys y(l), gdz yλ.5.. Mtdą najmnjszych wadatów daswać d untów y(l) stą ya L+b (wzó 6), znajdując a, b, u(a), u(b). 3. Na wys y(l) nayswać daswaną stą (wzó 6), a na wys λ(l) nayswać daswaną zywą dyssyjną daną wzm (5).. Z zalżnśc (5) znalźć nznan długśc fal λ H dla ln wdmwych wdu zystając z zmznych L H. 5. Oszacwać nwnść u(l H ) mtdą tyu B. 6. Oblczyć nwnśc u(λ H ) dla ażdj ln wdu mtdą znszna nwnśc, z nwnśc u(a), u(b), u(l H ), na dstaw wzu (5). 7. Oblczyć stałą Rydbga R zształcając wzó () dla ażdj ln długśc λ H. Nalży zyjąć m, n3,,5,6. 8. Oblczyć u(r) mtdą znszna nwnśc bazując na u(λ H ) dla ażdj ln λ H Pwyższ wyn zasać w tabl L H u(l H ) λ H u(λ H ) R u(r) [ - ] [ - ] [µm] [µm] [ ] [ ] 5

6 9. Oblczyć śdną stałą Rydbga R s az jj nwnść u(r s ) mtdą śdnj ważnj, nważ nwnśc u(r ) są óżn. Nalży szystać z nastęujących wzów na śdną X ś wlu wlśc X az jj nwnść u(x ś ) X ś X W W, W, [ u( X )] u( X ś ) W 0. Oblczyć ngę jnzacj atmu wdu zształcając wzó (3). Oblczyć nwnść u( ) mtdą znszna nwnśc na baz u(r).. Oblczyć masę zduwaną µ zształcając wzó (9) zyjmując µm. Oblczyć nwnść u(µ) mtdą znszna nwnśc na baz u( ).. W wnsach zasać awn wyn R,, µ. Pównać tż (za mcą dwdnch nwnśc) t wyn z dwdnm watścam tablaycznym. Oblczna nadbwązw: Pnważ wyznaczn mtdą najmnjszych wadatów wsółczynn a b są slwan, t nwnśc u(λ H ) mżna dładnj blczyć w unc 6 mtdą znszna nwnśc ja λ λ λ λ λ λh L H a b a b u( ) u( L ) u( a) u( b) u( a) u( b) gdz jst wsółczynnm lacj blczanym zz mtdę najmnjszych wadatów x n, gdz x L,,,9 x 6

Podobne dokumenty

LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA

LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA LABORATORIUM OPTYKA GOMTRYCZNA I FALOWA Instukcja d ćwicznia n 7 Tmat: Badani widma misyjng gazów. Wyznaczani niznanych długści fal I. Wymagania d ćwicznia. Mdl Bha atmu wdu i atmów wdpdbnych, pzimy ngtyczn.