발머 시리즈

출처: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

1. 수소, 헬륨 및 네온의 스펙트럼 방출선확장

   이 실험에서는 분광 광도계를 사용하여 수소, 헬륨 및 네온의 전자 이완에 의해 UV와 가시 범위에서 방출되는 빛의 뚜렷한 파장을 측정합니다. 실험을 시작하기 전에 실험 노트에 분석할 원소, 램프에서 관찰하는 빛의 색상, 기록된 파장에 대한 테이블을 만드십시오.

   표 1: 방출 파장

   요소	색상	뚜렷한 파장, λ (nm)
   H
   그는
   Ne

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   .
   < 데이터 하위 메모 항목 = "1-2">
   먼저 실험복, 보안경, 니트릴 장갑을 착용합니다. 이 실험을 위해 학생들이 둘씩 짝을 지을 것을 제안합니다.
2. 휴대용 분광 광도계를 켜고 수소 방출 스펙트럼에 대한 새 파일을 만듭니다. 샘플 평균화 없이 200ms의 샘플링 시간으로 방출 강도를 측정하도록 분광 광도계를 구성합니다.
3. 강사가 부르면 분광광도계를 수소 램프로 가져오십시오. 센서를 들고 있는 학생은 램프 가까이로 이동해야 하고 다른 학생은 분광 광도계 획득을 시작할 준비가 되어 있어야 합니다.
< 데이터 하위 노트 항목 = "1-5">
강사가 램프를 켤 때 램프의 중앙에 센서를 잡고 스펙트럼을 표시하기 시작합니다. 메모: 스펙트럼이 명확하고 노이즈가 최소화되는 즉시 캡처하십시오.amp 한 번에 30초 이상 켜둘 수 없습니다.
4. 수소 스펙트럼을 저장합니다. 동일한 파라미터를 사용하여 다른 실험을 설정하고 헬륨에 대한 스펙트럼을 획득합니다. 같은 방법으로 네온 스펙트럼을 획득하십시오.
< 데이터 하위 노트 항목 = "1-7">
저장된 데이터를 내보내고 분광 광도계를 끈 다음 치워둡니다.
5. 확장
   < 데이터 하위 메모 항목 = "2-1">
   Rydberg 공식을 설정하여 Balmer 계열의 파장을 계산합니다. 참고: n_initial은 여기된 전자가 시작되는 에너지 준위의 숫자이고 n_final은 전자가 이완되는 에너지 준위입니다. n_final을 2로 설정합니다.
   표 2: 각 파장에 대한 주파수 및 에너지
   리드버그 상수(m-1)	1.098 × 107
   C (m/s)	2.998 × 108
   h (J·s)	6.626 × 10-34
   ni → nf	λ계산됨(nm)	λ측정(nm)	v(THz)	E(eV)
   7 → 2
   6 → 2
   5 → 2
   4 → 2
   3 → 2
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   .
6. 레벨 3에서 레벨 2로 이완되는 전자가 방출하는 빛의 파장을 찾습니다. _RH에 대한 리드버그 상수를 채우고 1/λ를 풉니다. 메모: 이 값의 역수는 nm로 변환할 수 있는 파장입니다.
< 데이터 하위 노트 항목 = "2-3">
같은 방식으로 에너지 준위 4, 5, 6, 7의 전이를 계산합니다. 메모: 데이터와 계산이 잘 일치해야 합니다.
< 데이터 하위 노트 항목 = "2-4">
각 파장에 대해 다음 방정식을 사용하여 주파수(THz)와 에너지를 eV로 계산하며, 여기서 c는 빛의 속도이고 h는 플랑크 상수입니다.
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계산된 에너지를 보십시오. 에너지 수준이 추가될 때마다 에너지 격차가 더 적게 증가하는 추세를 볼 수 있습니다. 이는 수소 방출 스펙트럼에서 피크의 간격에 반영됩니다. 헬륨과 네온은 이러한 에너지 수준 간격 추세를 공유합니다.

헬륨 스펙트럼에서 전자를 하나 더 추가해도 스펙트럼 계열을 계산하고 식별하기가 더 어려워집니다. 이것은 헬륨보다 전자가 8개 더 많은 네온에서 더욱 분명합니다.