Квантовая физика

43 НАБЛЮДЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА АТОМА НАТРИЯ Цель работы: на примере атомов щелочных металлов изучить теорию многоэлектронных атомов; исследовать спектр атома натрия в видимой области; рассчитать энергетические уровни и определить принадлежность линий к той или иной серии. Приборы и оборудование: цифровой спектрометр высокого разрешения, фотоприемник, источник питания натриевой лампы, натриевая лампа. Теоретическое введение 1. Спектры Известно, что существуеют следующие виды спектров: сплошной, полосатый и линейчатый. Непрерывные спектры испускаются нагретыми телами. В газообразных веществах наряду с непрерывной областью наблюдаются полосатые и линейчатые спектры. В полосатом спектре полосы кажутся сплошными, однако при наблюдении в спектроскопе высокого разрешения они являются сформированными из множества близко расположенных спектральных линий. Такие полосатые спектры излучаются отдельными возбужденными молекулами и поэтому называются молекулярными. Линейчатые спектры состоят из серии отдельно расположенных относительно узких спектральных линий. Данные спектры испускаются отдельными возбужденными атомами и поэтому называются атомными спектрами. Необходимо отметить, что атомные спектры многих элементов были хорошо изучены ещё в конце 19 века. Было выявлено, что атомы излучают множество спектральных линий в широком диапазоне длин волн: инфракрасном, видимом, ультрафиолетовом. Кроме того, взаимное расположение линий строго определено для атомов каждого элемента, что позволяет однозначно идентифицировать атомы по их спектрам (химический спектральный анализ). Кроме того, в спектрах некоторых элементов имеется довольно строгая закономерность в расположении линий: они группируются в спектральные ряды. Серии наиболее отчетливо видны в спектрах атомов водорода и щелочных металлов. Линейчатые спектры испускаются отдельными ато...