experiencia 6-Balmer.pdf

Please download to get full document.

View again

All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
 10
 
  UTB Laboratorio de Física III Experiencia 5 EXPERIENCIA 5 DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA Hα, Hβ y Hγ DE LA SERIE DE BALMER PARA EL ATOMO DE HIDROGENO. OBJETIVOS  Determinar experimentalmente la longitud de onda Hα, Hβ y Hγ de la serie de Balmer para el átomo de hidrogeno usando una rejilla de difracción.  Determinar la constante de Rydberg R . EQUIPOS 1 Balmer lamp . . . . . . . . . . . . . . . . …………..451 13 1 powe
Related documents
Share
Transcript
  UTB Laboratorio de Física III Experiencia 5 EXPERIENCIA 5 DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA H α , H β  y H γ  DE LA SERIE DE BALMER PARA EL ATOMO DE HIDROGENO. OBJETIVOS    Determinar experimentalmente la longitud de onda H α , H β  y H γ  de la serie de Balmer para el átomo de hidrogeno usando una rejilla de difracción.    Determinar la constante de Rydberg   R . EQUIPOS 1 Balmer lamp . . . . . . . . . . . . . . . . …………..451 13  1 power supply unit for Balmer lamps . . . .451 14 1 copy of a Rowland grating . . . . . . . . . . . . 471 23 1 holder with spring clips . . . . . . . . . . . . . . 460 22 1 lens, f = + 50 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460 02 1 lens, f = + 100 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460 03 1 adjustable slit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 14 1 translucent screen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 53 1 small optical bench . . . . . . . . . . . . . . . . . .460 43 1 stand base, V-shape, 28 cm . . . . . . . . . . .300 01 6 Leybold multiclamps . . . . . . . . . . . . . . . . .30101 1 steel tape measure, 2 m . . . . . . . . . . . . .311 77 PREPARACIÓN PARA LA EXPERIENCIA 1.   A partir de la serie de Balmer dada por la expresión (1), encuentre una expresión para la longitud de onda. 2.   Calcule las longitudes de onda (en nm) de la serie para los primeros 4 valores de m . ¿Cuál es el color de cada una de estas radiaciones? PRINCIPIOS Espectro de emisión Cuando un electrón en un átomo está más alejado del núcleo posee mayor energía potencial eléctrica la cual se asocia a un estado cuántico determinado. Si el electrón por algún proceso físico gana energía se ubicará en otro estado cuántico de mayor energía, en este caso se dice que el átomo o el electrón están excitados. Esta situación excitada es momentánea, dado que el sistema buscará la manera de liberar de nuevo tal energía mediante la emisión de un fotón y con ello regresar al estado en que se encontraba, sufriendo un proceso de desexcitación. La excitación y la desexcitación en un átomo, solo puede ser descrita adecuadamente mediante la mecánica cuántica y fue precisamente la explicación de las líneas del espectro del hidrógeno y de otros elementos, la primera aplicación que tuvo esta rama de la física moderna. Al excitar gran cantidad átomos en un material, se emiten muchos fotones con diversidad de frecuencias que corresponden a los distintos niveles de energía que se excitaron dando srcen a los colores característicos de la luz de cada elemento químico. A causa de la distribución característica de los niveles energéticos en los electrones presentes en un átomo de un elemento químico particular, este emitirá luz con su distribución propia de frecuencias cuando es excitado. A esta distribución propia de frecuencias se le denomina espectro de emisión el cual puede observarse mediante un espectroscopio.  UTB Laboratorio de Física III Experiencia 5 Serie de Balmer para el espectro visible del átomo de hidrogeno En el rango visible, el espectro de emisión del átomo de hidrogeno tiene las líneas H α , H β  y H γ . Estas líneas pertenecen a una completa serie que se extiende hasta el ultravioleta.   En 1885, antes del nacimiento de la mecánica cuántica, el profesor de matemáticas Johan Balmer encontró la siguiente fórmula empírica para las frecuencias de esta serie:        22 121 m R=   , m = 3, 4, 5, ... (1) donde   R = 3,2899 x  10 15  s -1 : constante de Rydberg. Más tarde la fórmula Balmer se explicó en el marco del modelo de átomo de Bohr (ver Fig.1). Figura 1. Diagrama esquemático del modelo atómico de Bohr describiendo algunas de las transiciones electrónicas de la serie de Balmer. En el experimento, el espectro de emisión es excitado por medio de una lámpara que se llena con vapor de agua. Las moléculas de agua se descomponen por la descarga eléctrica, en un átomo de hidrógeno excitado y un grupo hidroxilo. Las longitudes de onda H α , H β  y H γ  se determinan con una rejilla de difracción de alta resolución. En el de primer orden de la rejilla, la relación entre la longitud de onda λ  y el ángulo de observación    es     (2) d  : constante de la rejilla. Figura 2 . Esquema de una rejilla de difracción y la interferencia constructiva. d   es la constante de la rejilla, a  la distancia ente la rejilla y la pantalla translucida y b  la distancia entre las líneas espectrales con respecto a la línea de orden cero. Rejilla Pantalla traslucida  UTB Laboratorio de Física III Experiencia 5 MONTAJE Figura 3. Montaje experimental para el estudio de las series de Balmer del átomo de hidrogeno.   Recomendaciones de seguridad    La fuente de alimentación genera peligrosos voltajes, accesible en los contactos del soporte, aunque no esté la lámpara de Balmer montada .    No conecte la fuente de alimentación, siempre y cuando la lámpara de Balmer no se haya montado en los soportes.   1.   El montaje se realiza tal como lo indica la figura 3. 2.   Ubique la lámpara de Balmer en el soporte con muelles, luego fije las abrazaderas múltiples en el banco óptico en las posiciones indicadas en la figura 3. La segunda abrazadera se ha rotado 180º. 3.   Monte el soporte con muelles con la lámpara de Balmer en el banco óptico, conéctela a la fuente de poder y enciéndala . 4.   Monte las dos lentes, la rendija variable y el soporte con muelles ubicándolos a la misma altura, finalmente monte la pantalla translucida. Los números indican la posición de los lados izquierdos de las mordazas sobre el banco óptico.   a. Lámpara de Balmer b. Lente f = 50mm c. Ranura ajustable d. Lente f = 100mm e. Rejilla de Rowland f. Pantalla  UTB Laboratorio de Física III Experiencia 5 Ajuste fino 5.   Inicialmente alinee la lámpara de Balmer con el eje óptico girando el soporte ubicado en la abrazadera múltiple y desplazándolo verticalmente. 6.   Desplace la lente de f=50 mm paralelo y ortogonalmente al eje óptico hasta que se obtenga una imagen clara de lámpara de Balmer sobre la rendija variable. 7.   Desplace el lente de f=100 mm de forma paralela y ortogonal al eje óptico, para obtener una imagen nítida de la rendija variable en la pantalla translucida. 8.   Oscurezca la habitación completamente y observe la pantalla translúcida. 9.   Ajuste el ancho de la rendija hasta que las líneas separadas sean visibles en la pantalla. Si es necesario, bloquee la luz no deseada de la lámpara de Balmer (puede ser con cartón). REGISTRO DE DATOS 1.   Marcar las posiciones de las líneas que se observan en la pantalla incluyendo la de orden cero. 2.   Mida las distancias b  entre cada línea marcada sobre la pantalla y la línea de orden cero (ver figura 2). 3.   Mida la distancia a 1   tal como lo indica la figura 4. 4.   Averigüe el número de líneas por cada milímetro g  que tiene la rejilla de Rowland utilizada. Figura 4. Descripción de parámetros para calcular a . ANÁLISIS 1.   Encuentre una expresión para determinar la distancia a  entre la rejilla de Rowland y la pantalla translúcida como función de a 1 , a 2 ,   d 1  y   d 2  (ver figura 4) 2.   Con el valor medido de a 1  y los valores de a 2 =5 mm, d 1 =2,5 mm y d 2 =3 mm determine a .
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks