Измерения и расчеты параметров состояний молекулы ОН

В увеличенном изображении спектра, показанном на рис. 13.5, 13.6 кроме спектра ОН отмечены используемые для градуировки линии спектра ртути и вторая линия главной серии атома натрия (см. работу 6). В спектре ОН имеются следующие важные участки:

1. Канты – резкие границы полос, например канты, обозначенные буквами А и В на рис. 13.5 и К1, К2 на рис. 13.6.

2. Примыкающие к кантам интенсивные протяженные полосы.

3. Слабые перекрывающиеся протяженные полосы.

4. Система слабых линий (так называемая ветвь R₂₁) c медленно меняющимся расстоянием между линиями. Более подробно она показана на рис. 13.6.

Выполните следующие задания по рис. 13.5.

1. Измерьте положение  линий спектра ртути и внесите их в табл. 13.2. Вычислите по формуле (5.19) энергии фотонов  и внесите их в табл. 13.2.

Таблица 13.2.

№	, мм	, нм	, эВ
1		334,15
2		313,16
3		312,57
4		302,4
5		295,7
6		292,54
7		289,35

2. По данным табл. 13.2 для рис. 13.6 постройте точками градуировочный график  и сглаживающую данные прямую линию (линейная регрессия, см. Прил. 4)

,                                  (13.25)

3. Сравните участок АD спектрограммы на рис. 13.6 с рис. 13.3. Найдите интенсивные канты – самые правые канты ветвей R₁ и R₂. Измерьте положение  этих и других участков спектра ОН, указанных в табл. 13.3, внесите их в нее. По формуле (13.25) вычислите значения энергий фотонов  для участков спектра на рис. 13.5, внесенных в табл. 13.3. Найдите для них значения длин волн  по формуле

, или ,              (13.26)

где  − постоянная Планка,  − скорость света.

Таблица 13.3.

№	Участок спектра	, мм	, эВ	, нм	Переходы
1	Кант А ветви R1
3	Кант С ветви R2
4	Левый край интенсивной полосы 2 – ветвей Р1, Р2
	Левый край слабой полосы 3
	Правый край слабой полосы 3
5	Деление 152 шкалы
6	Деление 151 шкалы
7	Деление 150 шкалы

4. Разность  электронных энергий термов ,  приблизительно равна разности энергий фотонов, соответствующих кантам А и С. Найдите эту величину. Сравните  с расщеплением дублетов спектров атомов из табл. 9.2 и 10.3.

5. С помощью табл. 13.1 определите, каким электронно-колебательным переходам соответствуют интенсивная полоса 2 и слабая полоса 3. Внесите  обозначения переходов в табл. 13.3. Вычислите для них энергии фотонов . Оцените величину  для возбужденного терма  молекулы ОН.

6. На увеличенном фрагменте спектрограмме на рис. 13.6 найдите кант К2 интенсивной ветви R₁. Измерьте положения  для него его и делений 152, 151, 150 шкалы и внесите их в табл. 13.4. Значения энергий квантов  для них возьмите из табл. 13.3. Найдите несколько линий ветви R₂₁, начиная с первой, расположенной рядом с кантом ветви R₁. Измерьте их положения  и внесите в табл. 13.4.

7. Постройте точки градуировочного графика  для рис. 13.6, проведите через них прямую линию, получите ее уравнение в форме

,                                 (13.27)

с помощью найденных параметров ,  определите энергии фотонов  для линий ветви R₂₁, внесите результаты в табл. 13.4.

Таблица 13.4.

№	Участок спектра	, мм	, эВ	для ветви R21
1	Деление 152 шкалы
2	Деление 151 шкалы
3	Деление 150 шкалы
4	Кант К2 ветви R1
5	Линии ветви R21: 1			3
6	2			4
7	3			5
8	4			6
9	5			7
10	6			8
	…			…