La Serie de Balmer

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Grupo Física Radiológica

SEDE MEDELLIN

Escuela de Física UN- Sede Medellín

LA SERIE DE BALMER PRACTICAS EXPERIMENTALES CURSO DE FISICA MODERNA

OBJETIVOS:

Observación de las tres líneas visibles del esectr! del "t!#! de $idró%en!& '(e s!n las tres ri#eras líneas de la serie de )al#er* Medida de las l!n%it(des de !nda de las tres líneas visibles del esectr! del "t!#! de $idró%en! #ediante la desc!#!sición& !r (na red de di+racción& de la l(, e#itida !r (na l"#ara de -idró%en!* C"lc(l! de la c!nstante de R.dber%& a artir de las l!n%it(des de !nda $alladas c!n las líneas de )al#er* PRINCIPIOS:

C(and! (n electrón se dese/cita en (n "t!#! de -idró%en!& desde (n nivel #a.!r ! i%(al a 0& $asta (n el se%(nd! nivel electrónic!& e/iste (na liberación l iberación ener%1tica c!n (na l!n%it(d de !nda r!ia2 esta l!n%it(d de !nda e#itida se enc(entra en el ran%! visible& . se c!n!ce la dese/citación del nivel 0 al nivel 3 c!#! transición 4& del nivel 5 al nivel 3& transición 6 . transición 7 c(and! !c(rre del nivel 8 al nivel electrónic! 3* Transició n de n

3→2

4→2

5→2

6→2

7→2

8→2

9→2

Nombre

H-α

HH-β

H-γ

HH-δ

H-ε

H-ζ

H-η

Color

Roj o

Azulverde

!ole" !ole" # #

∞→2

$%l"r#v!ole $%l"r#v!ole" $%l"r#v!ole" $%l"r#v!ole" "#& #& #& #&

)al#er& +ísic! . #ate#"tic! nacid! en S(i,a& $alló la relación de las l!n%it(des de !nda de dic$as e#isi!nes c!n el nivel electrónic!& !r #edi! de la c!nstante de R.dber%* R.dber%* 1

λ

(

= R H

1 2

n1

−

1

n2

2

)

D!nde R - se c!n!ce c!#! la c!nstante de R.dber%& n 9 vale 3& . n es el nivel electrónic! desde el c(al se resenta la dese/citación electrónica* electrónica* En el lab!rat!ri!& se reali,a (n #!nta:e e/eri#ental& c!n (na l"#ara de $idró%en! %ase!s!& d!nde !r #edi! de (na di+erencia de !tencial se e/citan l!s electrónes de l!s "t!#!s& . al dese/itase se (ede !bservar l!s c!l!res antes #ensi!nad!s en el ran%! visible2 sin e#bar%!& ara !der di+erenciar dic$!s c!l!res se necesita (sar (n #!nta:e ótic! c!n (na red de di+racción* C(and! (n $a, de l(, c!li#ad! . +!cali,ad! incide s!bre (na red de di+racción& se r!d(cen vari!s !rdenes de di+racción& dand! l(%ar& s!bre (na antalla& a (na serie de #"/i#!s de intensidades decrecientes a artir de la dirección incidente del $a,*

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Grupo Física Radiológica Escuela de Física UN- Sede Medellín

Cada (n! de est!s #"/i#!s de intensidad se r!d(ce c!n (n "n%(l! 'n resect! a la dirección de incidencia& '(e viene dad! !r la c!ndición;

( )

sin θn =

n λi d

d!nde d es la c!nstante de la red de di+racción& . n (n n<#er! enter! incl(id! el cer!*

Fi%(ra 9; =n%(l! del ri#er #"/i#! de di+racción ara (n $a, #!n!cr!#"tic! '(e incide erendic(lar#ente a la rendi:a* Cabe decir& '(e las l!n%it(des de !nda (bicadas en el (ltravi!leta se salen del ran%! visible* MATERIALES, EQUIPOS Y MONTAJE EXPERIMENTAL   

L"#ara de )al#er* F(ente de ali#entación de la l"#ara de )al#er * )anc! ótic! c!n; Lente + > 8?##* Rendi:a variable* Lente + > 9??##* Red de di+racción ti! re:illa de R!@land& de c!nstante d > 9*B / 9?  #* Pantalla transl
Lámpara de Balmer Disponemos de una lámpara de Balmer que es una lámpara de descarga de gas, en cuo in!erior "a #apor de agua$ %a lámpara con!iene un recipien!e con agua$ & !ra#'s de un ma!erial "igroscópico es!a reser#a de agua proporciona el #apor de agua necesario$ %a descarga el'c!rica se reali(a en un es!rec"o !u)o capilar  separa las mol'culas de agua en á!omos de "idrógeno  grupos *+$ El "idrógeno a!ómico se deseci!a emi!iendo las líneas de la serie de Balmer en el espec!ro #isi)le$ El "idrógeno ormado es !ransormado de nue#o en agua gracias a la presencia de una sus!ancia oidan!e  de los ca!ali(adores apropiados$

3



%a uen!e de alimen!ación de la lámpara de Balmer proporciona la al!a !ensión necesaria para el uncionamien!o de la lámpara .unos /011 23$ Banco óptico con sistema para separar longitudes de onda. So)re el )anco óp!ico #a mon!ado un con4un!o de elemen!os óp!icos cua misión es5    



%en!e  6 01mm5 concen!ra la lu( de la lámpara de Balmer so)re la rendi4a$ Rendi4a #aria)le5 colima la lu( de la lámpara  proporciona una imagen de orma adecuada$ %en!e  6 /11mm5 produce un "a( de raos paralelos so)re la red de diracción$ Red de diracción !ipo re4illa de Ro7land cua separación en!re !ra(os es d 6 /$89  /1 -8 m .811 líneas por milíme!ro35 separa los o!ones de dis!in!as energías al dirac!arlos un ángulo proporcional a sus longi!udes de onda$ :an!alla !ransl;cida5 so)re ella se proec!an las imágenes de la rendi4a producidas por las dieren!es longi!udes de onda$

Distancia entre la red de difracción y la pantalla traslúcida Se de)e !ener presen!a la dis!ancia en!re la red de disracción Ro7land  la pan!alla !rasl;cida, a que es!a es necesaria para los cálculos in#olucrados en la e#aluación del eperimen!o, par!iendo de la imagen general del mon!a4e presen!ado en la igura <, es ácil anali(ar la igura =  su indicación de la dis!ancia )uscada$

Figura 2* M!nta:e e/eri#ental

0



Figura 3. >álculo de dis!ancia en!re la rendi4a de diracción  la pan!alla !rasl;cida

PROCD!"!#$O

      



 

C!#r(ebe el #!nta:e del banc! ótic!; L!s b!rdes !blic(!s de la rendi:a deben estar !rientad!s $acia la +(ente* El lad! #ate de la antalla debe estar $acia la +(ente* Las lentes& la re:illa . la red de di+racción deben estar aralelas entre sí . erendic(lares al banc! ótic!* L!s centr!s de las lentes& la re:illa . la red de di+racción deben estar alinead!s* La l"#ara de )al#er debe estar alineada ta#bi1n resect! a t!d!s l!s ele#ent!s del banc! ótic!* La l"#ara de )al#er& la rendi:a variable . la red de di+racción deben estar en l!s +!c!s de las c!rres!ndientes lentes* C!necta a la red la +(ente de ali#entación de la l"#ara de )al#er !niend! el interr(t!r en la !sición de encendid!* La l"#ara de )al#er tarda (n rat! en calentarse . r!d(cir las líneas esectrales del $idró%en! '(e se !bservan en el lad! de la antalla !(est! a la l"#ara* Marca s!bre (n ael #ili#etrad! s(er(est! a la antalla la !sición de t!das las líneas !bservadas& tant! las del lad! derec$! c!#! las del lad! i,'(ierd!* An!ta la distancia entre la red de di+racción . la antalla* NO MARUE DIRECTAMENTE SO)RE LA PANTALLA TRANSLCIDA* Recti+ica li%era#ente la distancia entre la red . la antalla& . e+ect
%aluación

1 -alle las tres l!n%it(des de !ndas de l!s c!l!res !bservad!s en el e/eri#ent! .

c!#"rel! c!n l!s val!res eserad!s* 2 Realice (na re%resión lineal de +rec(encia vs

(

1

n1

2

−

1 2

n2

)

. calc(le la

c!nstante de R.dber%& c!#"rel! c!n el val!r eserad!

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! S!n t!das las líneas '(e !bservas en la antalla i%(al#ente intensasG& !r '(1G

C("l es la línea #"s intensa de t!das ellasG& !r '(1G " C!#ara las l!n%it(des de !nda !btenidas c!n las líneas #edidas a la derec$a de la línea central . a la i,'(ierda* S!n c!#atibles dentr! de la incertid(#bre e/eri#entalG Observas al%
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