Физика / Лабораторная работа: Определение длин волн излучения источников дискретного и непрерывного спектров

Лабораторная работа: Определение длин волн излучения источников дискретного и непрерывного спектров

7. Наведите спектроскоп на ртутную лампу. Поступая аналогично п.п. 3–5, определите отсчёты, соответствующие каждой спектральной линии в спектре паров ртути (измерения начинайте с фиолетовой части спектра). Всего в изучаемой части спектра паров ртути можно увидеть 5 линий. Данные запишите в табл. 2, укажите цвет линий.

8. Выключите ртутную лампу. Включите лампу накаливания, наведите на неё спектроскоп.

9. Определите отсчёты, соответствующие фиолетовой и красной границам видимого спектра «белого» цвета; данные измерений также запишите в табл. 2.

3. Обработка опытных данных

1. По результатам измерений табл. 1 и 2 вычислите средние значения отсчётов <x > и занесите в соответствующие строки этих таблиц.

Постройте градуировочный график зависимости длины волны (в нм) от средней величины отсчёта <x >. График следует строить карандашом на миллиметровой бумаге. Рекомендуется следующий масштаб: 10 мм по оси ординат соответствует 20 нм, а по оси абсцисс – 0,5 большого деления шкалы. На осях графика обозначайте только «круглые» цифры: например, 400, 500 нм и т.д.; 4, 5, 6 делений.

Должна получиться гладкая кривая.

2. Пользуясь градуировочным графиком и полученными значениями отсчётов <x >, приведёнными в табл. 2, найдите значения неизвестных длин спектра паров ртути и границ видимого спектра лампы накаливания. Полученные результаты запишите в табл. 2 (нижняя строчка).

3. Оцените погрешность определения длин волн по градуировочном графику. Если величина аргумента определяется с погрешностью Δλ, то погрешность определения функции Δλ можно найти из выражения

, (2)

Производную найдём методом численного дифференцирования. Этот метод основан на том, что на небольшом участие кривой касательную можно заменить хордой. Тогда

, (3)

где и – средние отсчёты, соответствующие длинам волн λ₁ и λ₂ .

Таблица 1

Спектральная линия			отсчеты			Δλ, нм
№	цвет	длина λ, нм	x₁	x₂	<x>	Δλ, нм
1	фиолетовый	417	3,28	3,32	3,3	33,4
2		425	3,4	3,44	3,42	1,53
3		433	3,66	3,7	3,68	1,81
4	синий	454	4,28	4,24	4,26	3,5
5	голубой	479	4,62	4,6	4,61	4,6
6	зеленый	515	5,24	5,28	5,26	0,3
7		522	6,44	6,4	6,42	3,55
8		527	6,48	6,5	6,49	5
9		540	6,6	6,64	6,62	22,5
10	желтый	585	6,7	6,74	6,72	18,5
11	оранжевый	622	6,84	6,8	6,82	11
12	красный	660	7	6,98	6,99	15,3

Таблица 2

Спектральный источник	Ртутная лампа					Лампа накаливания
цвет линии	фиол	син	зел	оран	крас	фиолет	красн
x₁	3,54	4,94	5,76	6,26	6,66	3,74	6,92
x₂	3,5	4,9	5,8	6,3	6,62	3,78	6,96
<x>	3,52	4,92	5,78	6,28	6,64	3,76	6,94
λ, нм	418	476	520	545	582	434	604

Оценку погрешности проведите для фиолетового и красного участков градуировочной кривой, взяв в качестве λ₁ и λ₂ линии 417 и 425 нм в фиолетовой и 622 и 660 нм в красных частях спектра. Δx можно принять равным 0,05.

1) нм