Physique atomique et nucléaire
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1. cran translucide LEYBOLD Fiches d exp riences de physique R alisation Amener la copie d un r seau de Rowland dans la marche des rayons Totalement obscurcir la salle de travaux pratiques et ob server l cran translucide en transmission Fermerla fente r glable jusqu ce que des raies dissoci es apparaissent sur l cran Eventuellement utiliser un cache en carton pour supprimer la lumi re perturbatrice manant de la lampe de Balmer Marquer sur l cran la position des raies et de l ordre de diffraction 0 Mesurer sur l cran l cartement b des raies de l ordre de diffraction 0 D terminer la distance a entre le r seau de Rowland et l cran translucide voir fig 3 Exemple de mesure Ecartement du r seau a Noix 1 noix 2 1 275 mm Milieu de la tige bord du support a 5 mm R seau de Rowland d 2 5 mm Ecran translucide d2 3 mm Ecartement des raies Tableau 1 Ecartement b des raies de l ordre de diffraction 0 constante du r seau g 600 mm l b mm Couleur gauche droite rouge 121 123 turquoise 89 87 bleu 78 76 Fig 4 Diffraction par le r seau dans le premier ordre de diffraction P6 2 1 1 Exploitation Constante du r seau d 1 67um Ecartement du r seau voir fig 3 d a a a gt d2 284 mm La fig 4 donne sin PORE e Va b i b c Va b Il s ensuit avec Il x d To etv d b c v2. in 1010 Kem Sel Physique atomique et nucl aire Cort ge lectronique S rie de Balmer de l hydrog ne Objectifs exp rimentaux E Observation des raies du spectre de l hydrog ne atomique avec un r seau haute r solution m Mesure des longueurs d onde Haw Hg et H de la s rie de Balmer M D termination de la constante de Rydberg Ra LEYBOLD Fiches d exp riences de physique D termination des longueurs d onde Ha Hg et H de la s rie de Balmer de l hydrog ne Notions de base Le spectre d mission de l hydrog ne atomique contient dans le domaine visible les raies H Hg et H qui se poursuivent en une s rie compl te dans l ultraviolet En 1885 Balmer posa la formule empirique I I v R ipams 1 Ro 3 2899 1015 s L constante de Rydberg pour les fr quences de cette s rie cette formule a pu tre expliqu e plus tard parle mod le atomique de Bohr voir fig 1 Dans l exp rience une lampe de Balmer remplie de vapeur d eau sert l excitation du spectre d mission A l int rieur de la lampe les mol cules d eau sont scind es par d charge lectrique en hydrog ne atomique excit et en hydroxyle On d termine les longueurs d onde des raies Ha Hg et Hy avec un r seau haute r solution Dans le premier ordre de diffraction du r seau on a la relation d sin I1 d constante du r seau entre la longueur d onde et l angle d observation Les valeurs mesur
3. en hauteur Disposer l cran translucide ainsi que repr sent sur la fig 3 Ajustage pr cis Orienter la lampe de Balmer en faisant tourner le support dans la noix Leybold et en d pla ant celui ci verticalement sur l axe optique D placer la lentille f 50 mm parall lement et perpendicu lairement l axe optique jusqu ce que la lampe de Balmer soit projet e avec nettet sur la fente r glable Projeter l image de la fente avec nettet sur l cran trans lucide en d pla ant la lentille f 100 mm 72 pe 14 I d gt A a I a Conseil de s curit L alimentation pour lampe de Balmer g n re des tensions dangereuses en cas de contacts fortuits ces tensions sont accessibles au niveau des contacts du support tant que la lampe de Balmer n est pas mise en place M Ne pas brancher l alimentation au r seau si la lampe de Balmer n est pas install e dans le support Fig 2 Fig 3 Montage exp rimental pour l tude de la s rie de Balmer de l hydrog ne avec positionnement en cm du bord gauche de la noix sur le banc d optique Lampe de Balmer Lentille de projection f 50 mm Fente r glable Lentille de projection f 100 mm R seau Ecran d observation 102 Nn T9 Repr sentation d taill e avec r seau de Rowland et
4. es sont compar es avec les fr quences calcul es selon la formule de Balmer I Fig 1 Mod le atomique de Bohr de l hydrog ne avec des trans tions de la s rie de Balmer repr sentation sch matique P6 2 1 1 Mat riel 1 lampe de Balmer 45113 1 alimentation pour lampe de Balmer 45114 1 copie d un r seau de Rowland 47123 1 support avec pinces ressort 460 22 llentillef 50mm 460 02 1 lentille f 100 mm 460 03 1 fente r glable 460 14 1 cran translucide 441 53 1 petit banc d optique 460 43 1 pied en V grand mod le 300 01 6 noix Leybold 301 01 1 m tre ruban 2m 31177 Montage Note Les raies spectrales ne peuvent tre observ es que dans une pi ce parfaitement sombre Le montage exp rimental est repr sent sur les fig 2 et 3 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Mise en place Installer la lampe de Balmer dans le supportconform ment aux instructions sp cifi es dans le mode d emploi Monter le petit banc d optique et fixer les noix Leybold ainsi que repr sent sur la fig 2 tout en faisant pivoter la deuxi me noix de 180 Monter le support avec la lampe de Balmer sur le banc d optique brancher l alimentation au r seau et la mettre en route Monterles deux lentilles la fente r glable et le support avec pinces ressort et les r gler
5. itesse de la lumi re dans le vide Tableau 2 Longueurs d onde et fr quences des raies obser v es Couleur Raie A v 1 1 nm THz 4 m rouge Ha 658 456 0 1389 turquoise Hg 493 608 0 1875 bleu Hy 436 688 0 2100 Le tab 2 comprend les longueurs d onde et les fr quences d termin es des raies H Hg et H La fig 5 montre les j I I fr quences en fonction du terme 4 m dans un diagramme La pente de la droite passant par l origine qui est trac e est R 3 27 1015 s 1 Cette valeur correspond tout fait la valeur litt raire pour la constante de Rydberg voir ci dessus R sultat Les fr quences de la s rie de Balmer de l hydrog ne sont donn es par la formule de Balmer manant directement du mod le atomique de Bohr oH ne a 7 l 1 1 Fig 5 Fr quences v en fonction de 4 m 600 v THZ 400 200 0 D 0 0 1 0 2 11 4 r LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
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