36907

Подтверждение боровской теории строения водородоподобных атомов

Лабораторная работа

Физика

Основные теоретические положения к данной работе основополагающие утверждения: формулы схематические рисунки: В основе теории Бора лежат следующие постулаты: Первый постулат Бора постулат стационарных состояний: существуют некоторые стационарные состояния атома находясь в которых он не излучает энергии. Второй постулат Бора правило квантования орбит утверждает что в стационарном состоянии атома электрон двигаясь по круговой орбите должен иметь квантованные значения момента импульса удовлетворяющие условию где п = 1; 2;...

Русский

2013-09-23

255.5 KB

10 чел.

PAGE  2

Московский государственный университет

путей сообщения РФ (МИИТ)

Кафедра «Физика-2»

Институт, группа ИУИТ, УИС-111                         К работе допущен____________________

        (Дата, подпись преподавателя)

Студент Дмитриева Е. В.                                          Работа выполнена___________________

 (ФИО студента)      (Дата, подпись преподавателя)

Преподаватель Шульмейстер А. М.                     Отчёт принят_______________________          (Дата, подпись преподавателя)

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №48

Опыт Франка и Герца.

  1.  Цель работы:

Подтверждение боровской теории строения         водородоподобных атомов.

2. Принципиальная схема установки

(или её  главных узлов):

 Трехводородная лампа:

 К – накаленный  катод;

 С – сетка;

 А – анод;

 Г – гальванометр;                                                                                  ε1

 П – потенциометр;             

 V – вольтметр;

 ε1, ε2 – ЭДС;

                  ε2                                   

     

                               

      Тиратрон:   

       С – сетка;

       К – катод;

       Т – тиратрон;

            R – сопротивление;                   
3. Основные теоретические положения к данной работе
(основополагающие утверждения: формулы, схематические рисунки):

В основе теории Бора лежат следующие постулаты:

 Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): существуют некоторые стационарные состояния атома, находясь в которых он не излучает энергии. 

 Второй постулат Бора (правило квантования орбит) утверждает, что в стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь квантованные значения момента импульса, удовлетворяющие условию

,  где п = 1; 2; 3;…  (1)

Здесь m – масса, а - скорость электрона, r – радиус его орбиты, h = 6,62*10-34 – постоянная Планка.

 Третий постулат Бора (правило частот) устанавливает, что при переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один фотон. Изменение энергии атома, связанное с излучением или поглощением фотона, пропорциональна частоте  . Если ∆Е – изменение энергии атома в результате этих процессов, то

∆Е=h.  (2)

 Постулаты Бора нашли непосредственное подтверждение в опытах Франка и Герца по изучению столкновений электронов, ускоряемых электрическим полем, с атомами инертных газов и паров металла. Эти элементы использовались потому, что их атомы не проявляют склонности к захвату электронов и образованию отрицательных ионов.

В опытах Франка и Герца было обнаружено, что электроны могут испытывать с атомами столкновения двух типов:

 1) упругие столкновения, при которых электрон отскакивает от атома без потери энергии и лишь меняет направление движения;

 2) неупругие столкновения, при которых электрон отдает большую часть своей кинетической энергии (или даже всю энергию) атому, и, следовательно, резко уменьшает свою скорость; при этом атом переходит в возбужденное состояние.

Упругие столкновения имеют место, когда кинетическая энергия электронов меньше разности энергий основного Е1 (п=1) и первого возбужденного (п=2) состояния

Е2 атома: в этом случае электроны практически не передают атомам энергии. Если же кинетическая энергия электронов становиться равной Е2- Е1, то электроны испытывают неупругие столкновения, в результате которых атом переходит в первое возбужденное состояние.

Если электронам сообщить достаточно большую энергию, то при неупругих столкновения они могут перевести атом во второе (п=3), третье (п=4) и более высокие возбужденные состояния с энергиями, соответствующими более высоким энергетическим уровням атома. При этом будут выполняться соотношения: Е3- Е1UII=hII; Е4- Е1UIII=hIII  и т. д.

Таким образом, атом либо вообще не поглощает энергию (испытывает упругое соударение с электроном), либо поглощает ее, но в количестве, равном разности энергий двух стационарных состояний.

 

4. Таблицы и графики

Элемент

Гелий  

Неон  

Аргон  

Ксенон

Криптон

Длина

волны

62,5

60,3

58,5

74,3

58,5

104,8

91,3

88,9

147,0

109,8

123,6

87,8

-19 -4 -5

    Результаты измерений и расчетов:

UГ1, В  

UС1, В  

UI1, 

В  

UC2, В  

UC2 -UC1, В  

E2 -E1, Дж  

λ1, нм

λ1ср, нм

200 Гц

1,2

1,17

1,21

1,3

0,13

0,2*10-19

10-5

-

250 Гц

1,21

1,21

1,23

1,25

0,04

0,064*10-19

3*10-4

-

300 Гц

1,2

1,19

1,21

1,3

0,11

0,17*10-19

5,7*10-4

-

1)

1.                                                                                    (Дж)

2.                                                                                  (Дж)

3.                                                                                      (Дж)

2)

 

1. (Гц)

2.   (Гц)

3.   (Гц)

3)

1. (м)

2. (м)

3. (м)

Подпись студента:


EMBED Visio.Drawing.6  

EMBED Visio.Drawing.6  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  

EMBED Equation.3  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67540. Установившиеся и переходные процессы в электроприводах. Система уравнений динамики двигателя постоянного тока независимого возбуждения 72.5 KB
  Система уравнений динамики двигателя постоянного тока независимого возбуждения Переходные процессы в электрических приводах. Примеры установившихся процессов для тока На рис.1 приведены примеры установившихся процессов для электрического тока постоянный ток переменный синусоидальный...
67541. Электромеханический и электромагнитный переходные процессы в двигателе постоянного тока независимого возбуждения. Электромеханический переходной процесс 140.5 KB
  Через время Тэм экспонента уменьшается в е = 2,71828 раз. За время 2Тэм она уменьшится в е2 раз. Через время 3Тэм экспонента уменьшается приближенно в 20 раз, тогда считают, что переходной процесс заканчивается (остается 5 % от первоначального значения экспоненты).
67542. Совместное протекание электромагнитного и электромеханического переходных процессов в двигателе постоянного тока независимого возбуждения 163 KB
  Апериодический и колебательный процессы Совместное протекание электромагнитного и электромеханического переходных процессов в двигателе постоянного тока независимого возбуждения. Допустим что в двигателе постоянного тока независимого возбуждения uв = const; Ф = const но индуктивность якоря...
67543. Метод последовательных интервалов. Включение обмотки возбуждения. Пуск двигателя постоянного тока последовательного возбуждения и трехфазного асинхронного двигателя. Метод последовательных интервалов 143 KB
  Для решения нелинейных дифференциальных уравнений на ЭВМ в настоящее время применяются эффективные численные методы. Включение обмотки возбуждения Рассмотрим переходный процесс при включения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока на постоянное напряжение.
67544. Качания ротора синхронного двигателя. Уравнения электромагнита постоянного тока. Качания ротора синхронного двигателя 339.5 KB
  Качания ротора синхронного двигателя. При работе синхронной электрической машины подключенной к сети бесконечной мощности возможны качания ротора. При отклонении продольной оси ротора-индуктора от оси МДС возникает момент который стремится вернуть ротор в нейтральное положение.
67545. Виды теплопередачи. Электрические схемы замещения. Нагревание одного и двух тел 258 KB
  Отметим что теплопередача теплопроводностью наблюдается не только через твердые тела но и через жидкости и газы если они неподвижны. Теплопередача конвекцией Тогда закон Ома для теплового сопротивления имеет тот же вид: Отметим что в отличие от коэффициента теплопроводности λ имеющего достаточно...
67546. Тепловые режимы работы электроприводов. Средняя мощность и температура электродвигателей и электромагнитных устройств. Тепловые режимы работы электропривода 157 KB
  Поскольку двигатель как нагреваемое тело может рассматриваться в виде линейного объекта то средняя температура может быть найдена по средней мощности потерь. Мощность электрических потерь определяется по закону Джоуля-Ленца: pэ = ri2. Они состоят из потерь на гистерезис и вихревые токи и определяются формулой где m масса стали...
67547. Соотношения подобия в механике, электричестве и магнетизме 227 KB
  Простейшим видом подобия является геометрическое подобие. Коэффициент пропорциональности назовем коэффициентом подобия. Геометрически подобные треугольники Определяющим называется размер выбранный для задания коэффициента подобия.
67548. Подобие электромагнитных устройств и электрических машин 128 KB
  Видно что электромагнитная мощность пропорциональна частоте питания произведению площадей стали и окна под обмотки а также амплитуде магнитной индукции и плотности тока в обмотках. 3 Рассмотрим электромагнит постоянного тока см.5 Рассмотрим электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения.