Catálogo general eXperimentos de FísiCa

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FísICA ATóMICA y nuCLEAr CApAs ATóMICAs Determinación de las longitudes de onda H a, H b y H g de la serie de Balmer del hidrógeno (P6.2.1.1) No de Cat. Artículo 451 13 Lámpara de Balmer 1 1 451 141 Fuente alimentación para las lámparas de Balmer 1 1 471 23 Retícula 6000/cm (Rowland) 1 311 77 Cinta métrica, l = 2 m/78 pulgadas 1 460 02 Lente en montura f = +50 mm 1 460 03 Lente en montura f = +100 mm 1 460 14 Rendija variable 1 460 22 Soporte con muelles 1 441 53 Pantalla traslúcida 1 460 43 Banco óptico pequeño 1 300 01 Trípode en forma de V, 28 cm 1 301 01 Mordaza múltiple de Leybold 6 467 112 Espectroscopio escolar 1 Espectro de emisión del átomo de hidrógeno P6.2.1.1 P6.2.1.2 WWW.LD-DIDACTIC.COM ExpErIMEnTOs DE FísICA P6.2.1 El espectro de emisión del átomo de hidrógeno tiene cuatro líneas H a, H b, H g y H d en el rango visible que continúan en el rango ultravioleta completando así la serie. Respecto a las frecuencias de esta serie Balmer encontró en 1885 la siguiente fórmula ⎛ 1 1 ⎞ ν = R∞ ⋅ ⎜ − ⎟ ⎝ 2 m ⎠ 15 -1 R : 3,2899 ⋅10 s : constante de Rydberg ∞ 2 2 , m: 3, 4, 5, que posteriormente pudo ser explicada mediante el modelo de Bohr. En el experimento P6.2.1.1 se utiliza una lámpara de Balmer llena con vapor de agua para excitar el espectro de emisión. En esta lámpara, la descarga eléctrica descompone las moléculas de aguaen átomos de hidrógeno excitados y un grupo hidroxilo. Con una rejilla de alta resolución se determinan las longitudes de onda de las líneas H a, H b y H g. En el primer orden de difracción de la rejilla entre la longitud de onda l y el ángulo de observación J se cumple: λ = d ⋅ sinϑ d: constante de rejilla Por último se compara los valores medidos con los valores calculados según la fórmula de Balmer. En el experimento P6.2.1.2 se studia la serie Balmer con un espectrómetro de prisma. Contemplación de la serie Balmer del hidrógeno con un espectrómetro de prismas (P6.2.1.2) Serie de Balmer del hidrógeno P6.2.1.1 Determinación de las longitudes de onda H a, H b y H g de la serie de Balmer del hidrógeno P6.2.1.2 Contemplación de la serie Balmer del hidrógeno con un espectrómetro de prismas 215
CApAs ATóMICAs P6.2.1 Observación del desdoblamiento de las líneas de Balmer, utilizando hidrógeno deuterizado (Desdoblamiento de isótopos) (P6.2.1.3_b) No de Cat. Artículo 451 41 Lámpara de Balmer, deuterizada 1 451 141 Fuente alimentación para las lámparas de Balmer 1 460 02 Lente en montura f = +50 mm 1 460 14 Rendija variable 1 460 13 Objetivo de proyección 1 471 27 Rejilla holográfica en montura 1 460 09 Lente en montura f = +300 mm 1 337 47USB VideoCom USB 1 460 32 Banco óptico con perfil normal, 1 m 1 460 335 Banco óptico con perfil normal, 0,5 m 1 460 341 Bisagra con escala 1 460 374 Jinetillo óptico 90/50 6 Adicionalmente se requiere: PC con Windows 2000/XP/Vista 216 ExpErIMEnTOs DE FísICA WWW.LD-DIDACTIC.COM P6.2.1.3 (b) 1 FísICA ATóMICA y nuCLEAr La serie de Balmer del átomo de hidrogeno surge de la transición electrónica al segundo nivel energético (numero cuántico principal n = 2) desde estados energéticos más altos (m: 3,4,5...). La longitud de onda de los fotones emitidos se define así: c ⎛ 1 1 ⎞ = R − λ ⎜ 2 2 ⎝ n m ⎟ ⎠ R = constante de Rydberg En este caso, se asume que la masa del núcleo es mucho más grande que la masa del electrón. Para un cálculo más exacto, la constante de Rydberg debe ser corregida empleando la masa reducida. Por consiguiente, las constantes de Rydberg R H para el hidrogeno y R D para el isotopo deuterio, cuyo núcleo esta compuesto de un protón y un electrón, son diferentes. Las líneas espectrales de la serie de Balmer en el deuterio, son desplazadas hacia longitudes de onda más cortas comparadas con las líneas espectrales del hidrógeno. Este fenómeno se denomina variación isotópica. En el experimento P6.2.1.3, la serie de Balmer es analizada mediante un espectrómetro de alta resolución. Una rejilla holográfica (con su constante g) es implementada. La división de la longitud de onda es calculada a partir del ángulo b del máximo de primer orden y la división angular Db: ∆λ = g ⋅ cosβ ⋅ ∆β Serie de Balmer del hidrógeno P6.2.1.3 Observación del desdoblamiento de las líneas de Balmer, utilizando hidrógeno deuterizado (Desdoblamiento de isótopos)
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