Opracowanie wyników

Wyznaczanie prostej cechowania osi x programu obsługi spektrometru

Parametry spektrometru:

Zakres spektrometru:	380nm-780nm
Rozdzielczość spektrometru:	3nm

Tabela pomiarowa (lampa spektralna helowa - He):

Długość fali [nm]
Zmierzona	Tablicowa
385	388,8
445	447,2
472	471,3
500	501,6
590	587,6
670	667,8
710	706,5
729	728,1

Wzory użyte w opracowaniu:

Metoda regresji liniowej - wyznaczanie współczynnika prostej cechowania:

Wyznaczone wartości:

Zależność korygująca wskazania spektrometru:

Pomiar widma emisyjnego atomu wodoru

Tabela pomiarowa (lampa spektralna wodorowa - H):

Wartości średnie	Skorygowane długości fal
405	398
440	433
500	492
657	646

Długość fali [nm]	1/długośc fali [nm^-1]	Natężenie [jednostki względne]	1/n^2
398	0,002510	537	0,0277 (n=6)
433	0,002310	543	0,0400 (n=5)
492	0,002033	565	0,0625 (n=4)
646	0,001547	590	0,1111 (n=3)

Zależność odwrotności długości fali od odwrotności kwadratu głównej liczby kwantowej

Wzory użyte w opracowaniu:

Metoda regresji liniowej:

• wyznaczanie współczynników prostej zależności
  :

• wyznaczanie stałej Rydberga i błędu jej wyznaczania:

Seria Balmera:

Po przekształceniu wzór na wyliczenie stałej Rydberga przyjmuje postać:

Niepewność pomiarową stałej Rydberga możemy wyliczyć korzystając z prawa przenoszenia błędu za pomocą wzoru:

Λ	n		R [1/m]	∆R
398	6		11298017	85096,78
433	5		11002553	76265,38
492	4		10844517	66151,99
646	3	11142061		51727,30

• wyznaczanie energii jonizacji:

Wyznaczone wartości:

Błąd pomiaru długości fali:	3nm
Stała Rydberga (średnia):	11071787[1/m]
Błąd wyznaczenia stałej Rydberga	0,89%
Niepewność pomiarowa stałej Rydberga (średnia):	69810[1/m]
Energia jonizacji atomu wodoru:	13,75eV
Błąd wyznaczenia energii jonizacji	1,1%

Wnioski:

Uzyskane przez nas zmierzone wartości Stałej Rydberga i Energii Jonizacji minimalnie odbiegają od wartości tablicowych. Znaczący wpływ na wyniki i niedokładność naszych pomiarów miała niska rozdzielczość spektrometru światłowodowego, która wynosiła zaledwie 3nm, co w porównaniu z wartościami podawanymi w tablicach - z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, wydaje się dużym zaokrągleniem. Ponieważ pomiary dawały wyniki z dokładnością do 10^-3, a jak już wspomniałem, rozdzielczość spektrometru światłowodowego wynosiła 3nm wyniki zaokrągliliśmy do jedności. Przy przeliczaniu odwrotności długości fali i n² zachowaliśmy jak największą dokładność, gdyż otrzymywane wyniki były ułamkami bliskimi zeru, a to mogło spowodować poważny błąd w dalszych obliczeniach. Otrzymywane wyniki tylko nieznacznie odbiegają od danych tablicowych, a błąd rzędu 10⁴, gdzie wartość stałej Rydberga R jest rzędu 10⁷, przy tak mało dokładnych urządzeniach pomiarowych wydaje się zrozumiała.

Błędy również wynikały z trudności w odczycie długości fali dla dwóch fioletowych linii widmowych serii Balmera, które to zamazywały się z liniami widmowymi pochodzącymi od zanieczyszczeń. Dodatkową przeszkodą w wykonaniu ćwiczenia obarczonego mniejszym błędem stanowiły zaburzenia pracy spektrometru światłowodowego, który niejednokrotnie odmawiał nam posłuszeństwa, przez co wydłużenie czasu pomiaru nie przynosiło oczekiwanych rezultatów.

---