Φασματοσκόπιο Κωδ.F/9 Τεχνικά χαρακτηριστικά. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

Συγκλίνοντας φακός 1 2 Φασματοσκόπιο Το φασματόμετρο ή φασματοσκόπιο αποτελείται από τα εξής: 1. Μια διόπτρα (1) η οποία είναι τοποθετημένη κατά μήκος της διεύθυνσης της εξερχόμενης από το πρίσμα δέσμης φωτός. Η διόπτρα αποτελείται από τον οπτικό σωλήνα ο οποίος φέρει στο ένα άκρο του ένα συγκλίνοντα φακό και στο άλλο προσοφθάλμιο σύστημα (2) για την παρατήρηση του φάσματος. Το φασματοσκόπιο διαθέτει δυο προσοφθάλμια συστήματα διαφορετικής μεγέθυνσης για καλύτερο προσδιορισμό των φασματικών γραμμών στα γραμμικά φάσματα. 1 2 Συγκλίνοντας φακός 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

2. Η διόπτρα είναι σταθεροποιημένη πάνω στην τράπεζα (3) του φασματοσκοπίου. Η διόπτρα με τη βοήθεια του βερνιέρου (4), μπορεί να περιστρέφεται χειροκίνητα μέσω ενός κοχλία για να εστιάζουμε στην περιοχή του φάσματος που μας ενδιαφέρει (400nm-700nm) 3 4 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

Κατευθυντήρας (4) 3. Ένας κατευθυντήρας (4), δηλαδή ένας οπτικός σωλήνας ο οποίος στο ένα άκρο φέρει σχισμή (5) στο δε άλλο συγκλίνοντα φακό. Σκοπός του κατευθυντήρα είναι η δημιουργία παράλληλης φωτεινής δέσμης. Το εύρος της σχισμής, ώστε να είναι ευδιάκριτες οι φασματικές γραμμές ρυθμίζεται με τον κοχλία (6). Μπροστά από τη σχισμή μπορεί να τοποθετηθεί ένα μικρό πρίσμα (7) για να περιοριστεί το εύρος του φάσματος, ώστε να φαίνεται καλύτερα. Επίσης υπάρχει και ένα επίπεδο κάτοπτρο (καθρέπτης) (8) για την είσοδο στον κατευθυντήρα δέσμης φωτός από ανάκλαση. 4 5 6 7 8 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

4. Ένα οπτικό τριγωνικό πρίσμα (9) με διαστάσεις 32 x 32 x 32mm και γωνίες 60 x 60 x 60 (5%) και ύψους 22mm. Είναι κατασκευασμένο από διαφανή κρύσταλλο με δείκτη διάθλασης n=1,6725. Το πρίσμα καλύπτεται με ένα πλαστικό κυλινδρικό καπάκι για να μη πέφτει διάχυτο φως στο πρίσμα. Είναι τοποθετημένο έτσι ώστε στη μια πλευρά να πέφτει η παράλληλη δέσμη φωτός που εξέρχεται από τον κατευθυντήρα. 9 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

Σωλήνας (10) βίδα (11) Λαμπτήρας (12) 5. Ένα σωλήνα για τη μέτρηση του μήκους κύματος των φασματικών γραμμών (10). Ο σωλήνας στο ένα άκρο φέρει εγχάρακτη πάνω σε άργυρο, κλίμακα του μήκους κύματος του ορατού φωτός. Η ρύθμιση της κλίμακας γίνεται με τη βοήθεια των γραμμών e και D της κλίμακας που αντιστοιχούν στην πράσινη γραμμή του φάσματος εκπομπής των ατμών του Hg (546,1nm) και την κίτρινη γραμμή (589,3nm) του He. Η ρύθμιση πραγματοποιείται με στρίψιμο της βίδας (11). Η κλίμακα γίνεται ορατή μέσω της διόπτρας αν φωτιστεί κατάλληλα από τον λαμπτήρα (12), (12V) που είναι προσαρμοσμένος στην άκρη του σωλήνα. Σωλήνας (10) βίδα (11) Λαμπτήρας (12) 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

Εργαστηριακή άσκηση 4 Υπολογισμός της σταθεράς του Planck από το φάσμα εκπομπής του Υδρογόνου ΣΤΟΧΟΙ Ο στόχος αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι: - Να υπολογίσεις με βάση το φάσμα εκπομπής του υδρογόνου με ακρίβεια τη σταθερά του Planck. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ, ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Φασματοσκόπιο Φωτεινή πηγή ανάγνωσης κλίμακας Τροφοδοτικό Λυχνία Η2 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ, ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ Φασματοσκόπιο. Φωτεινή πηγή ανάγνωσης κλίμακας. Τροφοδοτικό υψηλής και χαμηλής τάσης. Λυχνία Η2. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ Γνωρίζουμε ότι όταν ένα αέριο διεγερθεί τότε κατά την αποδιέγερση εκπέμπει ακτινοβολίες με χαρακτηριστικά, για το κάθε αέριο, μήκη κύματος. Οι γραμμές αυτές εμφανίζονται στο γραμμικό φάσμα εκπομπής των αερίων και είναι χαρακτηριστικές για το κάθε αέριο. Σε αυτή την άσκηση θα δούμε το φάσμα εκπομπής του Η2 που είναι αυτό που φαίνεται παρακάτω: 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1.Πραγματοποιήστε την πειραματική διάταξη της εικόνας: 2. Τοποθέτησε προσεκτικά τη λυχνία Η2 στις υποδοχές του τροφοδοτικού. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Κατά την αλλαγή των λυχνιών να κλείνεις πάντα το διακόπτη ON-OFF του τροφοδοτικού και κατά τη διάρκεια της άσκησης να μην ακουμπάτε τη λυχνία γιατί η τάση τροφοδοσίας είναι μερικές χιλιάδες Volt. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

3. Άναψε τη λυχνία περιστρέφοντας αργά τον διακόπτη OΝ – OFF του τροφοδοτικού. Όταν έχεις φτάσει στην κατάλληλη τάση ακούγεται ένας χαρακτηριστικός ήχος. Περίμενε 30΄΄ και η λυχνία ανάβει. 4. Τυχόν ρυθμίσεις για το εύρος των γραμμών γίνονται από τον κατευθυντήρα του φασματοσκοπίου. Προσοχή! επειδή η λυχνία Η2 δεν εκπέμπει ικανοποιητική ποσότητα φωτός, οι γραμμές του φάσματος διακρίνονται δύσκολα. Για να τις δούμε χρειάζεται να καλύψουμε την περιοχή με ένα σκούρο ύφασμα. 5. Στρίβουμε το προσοφθάλμιο του φασματοσκοπίου αριστερά δεξιά μέχρι να διακρίνουμε τις γραμμές με τα χρώματα. Φροντίζουμε να έχουμε ανοικτή την κλίμακα, για να καθορίσουμε τα μήκη κύματος. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Λυχνία Η2 Φασματικές γραμμές 6. Συμπληρώνουμε τον πίνακα 1 ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Λυχνία Η2 Φασματικές γραμμές Μήκος κύματος φασματικής γραμμής 665nm 490nm Χρώμα φασματικής γραμμής κόκκινο μπλε- πράσινο Χρώμα εκπεμπόμενου φωτός από τη λυχνία Η2 μωβ 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

7. Συγκρίνετε τα μήκη κύματος με τον πίνακα 2 που σας δίνετε παρακάτω. ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Τροχιά Εi(eV) ΔΕ(eV) λ(nm) 1 -13,6 E2-E1=10,2 λ21=121,9 E4-E2=2,55 λ42=487,5 2 -3,4 E3-E1=12,09 λ31=102,8 E5-E2=2,86 λ52=434,7 3 -1,51 E4-E1=12,75 λ41=97,5 E4-E3=0,66 λ43=1883,5 4 -0,85 E5-E1=13,06 λ51=95,2 E5-E3=0,97 λ53=1281,6 5 -0,54 E3-E2=1,89 λ32=657,7 E5-E4=0,31 λ54=4010 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

8. Συγκρίνοντας τα μήκη κύματος των γραμμών του φάσματος από τον πίνακα 1, με τα μήκη κύματος που υπολόγισες θεωρητικά στον πίνακα 2, προσδιορίζουμε σε ποια μεταπήδηση του ηλεκτρονίου οφείλεται η κάθε γραμμή του φάσματος Η2. Έτσι λοιπόν: Η κόκκινη γραμμή αντιστοιχεί στην αποδιέγερση από την τροχιά n = 3 στην τροχιά n =2. Η μπλε – πράσινη γραμμή αντιστοιχεί στη μεταπήδηση από την τροχιά n =4 στην τροχιά n =2. Η ιώδης γραμμή αντιστοιχεί στη μεταπήδηση από την τροχιά n = 5 στην τροχιά n =2. 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

9. Από τη σχέση ΔΕ=hf ΔΕ=hc/λ h = .1,6.10-28 (j.s) Κατέγραψε τα αποτελέσματά σου στον πίνακα 3 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.

Ενέργεια φωτονίου ακτινοβολίας (eV) ΠΙΝΑΚΑΣ 3 Χρώμα φασματικής γραμμής Μήκος κύματος φασματικής γραμμής (nm) Ενέργεια φωτονίου ακτινοβολίας (eV) Σταθερά του Planck % σφάλμα μέτρησης κόκκινο 665 nm (32) 1,89 6,7.10-34 1% μπλε- πράσινο 490 nm (42) 2,55 6,65 10-34 0,5% 13/11/2018 Μιχαήλ Μ.