Travaux de laboratoire n°5

Objectif: avec le matériel nécessaire observer (expérimentalement) un spectre continu, néon, hélium ou hydrogène.

Équipement: Appareil de projection, tubes spectraux à hydrogène, néon ou hélium, inductance haute tension, alimentation, trépied, fils de connexion, plaque de verre à bords biseautés.

Conclusion sur le travail effectué : 1. Spectre continu. En regardant à travers la plaque l'image de la fente coulissante de l'appareil de projection, nous avons observé les couleurs primaires du spectre continu obtenu dans l'ordre suivant : violet, bleu, cyan, vert, jaune, orange, rouge.

Ce spectre est continu. Cela signifie que toutes les longueurs d'onde sont représentées dans le spectre. Ainsi, nous avons constaté que (comme le montre l'expérience) les spectres continus sont donnés par des corps à l'état solide ou liquide, ainsi que par des gaz fortement comprimés. 2. Hydrogène et hélium. Chacun de ces spectres est une palissade de lignes colorées séparées par de larges bandes sombres. La présence d'un spectre de raies signifie qu'une substance n'émet de la lumière que d'une longueur d'onde bien précise. Hydrogène : violet, bleu, vert, rouge. Hélium : bleu, vert, jaune, rouge. Ainsi, nous avons prouvé que les spectres de raies donnent toutes les substances à l'état gazeux atomique. Dans ce cas, les atomes émettent de la lumière, qui n'interagissent pratiquement pas les uns avec les autres. C'est le type de spectre le plus fondamental. Les atomes isolés émettent des longueurs d'onde strictement définies.

Réponses aux questions de sécurité

1. Quelles substances donnent un spectre continu ?

Corps chauffés à l'état solide et liquide, gaz à haute pression et plasma.

2. Quelles substances donnent un spectre de raies ?

Les substances qui ont une faible interaction entre les molécules, par exemple, les gaz assez raréfiés. De plus, un spectre de raies est donné par des substances à l'état atomique gazeux.

3. Explique pourquoi les spectres des raies des différents gaz diffèrent.

Lorsqu'elles sont chauffées, une partie des molécules de gaz se désintègre en atomes, des quanta avec différentes valeurs d'énergie sont émis, ce qui détermine la couleur.

4. Pourquoi l'ouverture du collimateur du spectroscope a-t-elle la forme d'une fente étroite ? L'apparence du spectre observé changera-t-elle si le trou est réalisé en forme de triangle ?

Le trou a la forme d'une fente étroite pour créer une image. Si le trou est rendu triangulaire, le spectre de raies devient triangulaire et flou.

Conclusion : les spectres continus donnent des corps solides ou liquides, ainsi que des gaz fortement comprimés. Les spectres de raies donnent des substances à l'état gazeux atomique.

Sujet : "Observation des spectres continus et linéaires"

Objectif:

éducatif: observer les spectres continus et linéaires ;

professionnel: Découvrez comment l'analyse de luminescence des aliments est effectuée.

Doit savoir: concepts : spectre, analyse spectrale, luminescence ; types de spectres, l'appareil du spectroscope;

être capable de: distinguer un spectre continu d'un spectre de raies, observer les spectres d'émission à l'aide d'un prisme et d'un spectroscope ;

Équipement: tubes spectraux avec différents gaz; bloc d'alimentation, dispositif d'allumage de tubes spectraux; plaque de verre avec bords biseautés; spectroscope, lampe à incandescence, lampe fluorescente.

Brève théorie :

Tous les spectres, comme le montre l'expérience, peuvent être divisés en trois types : les spectres continus donnent des corps à l'état solide ou liquide, ainsi que des gaz fortement comprimés. Il n'y a pas de rupture dans le spectre, vous pouvez voir une bande multicolore solide. Toutes les longueurs d'onde sont représentées dans le spectre continu avec des intensités différentes. Pour obtenir un spectre continu, le corps doit être chauffé à haute température. Les spectres de raies montrent toutes les substances à l'état atomique gazeux. Chacun d'eux est une palissade de lignes colorées de luminosité variable séparées par de larges rayures sombres. Habituellement, pour observer les spectres de raies, la lueur d'une vapeur de substance dans une flamme ou la lueur d'une décharge de gaz dans un tube est utilisée. Les spectres de bande sont créés par des molécules qui ne sont pas liées ou qui sont faiblement liées entre elles. Le spectre rayé se compose de bandes individuelles séparées par des espaces sombres. Pour l'observation des spectres moléculaires, ainsi que pour l'observation des spectres de raies, on utilise la section efficace des vapeurs dans une flamme ou la section efficace d'une décharge de gaz.

Demande de service:

1. Observation d'un spectre continu (continu) :

a) ensoleillé ;

b) à partir d'une lampe à incandescence ;

c) à partir d'une lampe fluorescente.

2. En observant les spectres de raies, dessinez les raies principales :

a) l'hélium - Il

b) hydrogène - H

c) krypton - Kg

d) néon - Ne

Règles de sécurité de base :

1. Manipulez les prismes en verre avec précaution, ne les laissez pas tomber.

2. Ne touchez pas le dispositif d'allumage du tube spectral avec vos mains (il y a une haute tension !).

Questions de contrôle :

1) Quelle est la cause de l'électroluminescence, la cathodoluminescence ?

2) Quel est l'élément principal de l'appareil spectral ?

3) Les longueurs d'onde du spectre de raies dépendent-elles de la façon dont les atomes sont excités ?

4) Quelles opérations faut-il faire avec un grain d'une substance pour connaître sa composition chimique par analyse spectrale ?

Travaux de laboratoire n° 9

Sujet : "Étudier les traces de particules chargées (sur la base de photographies finies)"

Objectif:

éducatif: explorer les traces de particules chargées ;

professionnel: se familiariser avec les méthodes de détermination de la radioactivité des aliments.

Doit savoir: les principales méthodes d'enregistrement des rayonnements ionisants, comment la longueur de la piste dépend de l'énergie de la particule, l'épaisseur de la piste dépend de la vitesse de la particule ;

être capable de: déterminer la charge spécifique d'une particule;

Équipement: photos toutes faites de pistes, papier calque, règle.

Brève théorie :

A l'aide d'une caméra Wilson, les traces (traces) de particules chargées en mouvement sont observées et photographiées. Une trace de particules est une chaîne de gouttelettes microscopiques d'eau ou d'alcool formées à la suite de la condensation de vapeurs sursaturées de ces liquides sur des ions. Les ions sont formés à la suite de l'interaction d'une particule chargée avec des atomes et des molécules de vapeurs et de gaz dans la chambre.

Toutes choses étant identiques, la piste est plus épaisse pour la particule qui a une charge plus élevée. Par exemple, aux mêmes vitesses, la trace d'une particule a est plus épaisse que la trace d'un proton et d'un électron.

Si les particules ont les mêmes charges, alors la piste est plus épaisse pour celle avec une vitesse inférieure, elle se déplace plus lentement. Par conséquent, il est évident qu'à la fin du mouvement la piste de la particule est plus épaisse qu'au début, puisque la vitesse de la particule diminue en raison de la perte d'énergie pour l'ionisation des atomes du milieu.

Si la chambre de Wilson est placée dans un champ magnétique, alors la force de Lorentz agit sur les particules chargées qui s'y déplacent, ce qui est (pour le cas où la vitesse des particules est perpendiculaire aux lignes de champ) :

où Ze = q est la charge de la particule, V est la vitesse et B est l'induction magnétique. La règle de gauche nous permet de montrer que la force de Lorentz est toujours dirigée perpendiculairement à la vitesse des particules et, par conséquent, est une force centripète : ,

où m est la masse d'une particule, R est le rayon de courbure de sa trajectoire. D'ici .

Si la particule a une vitesse bien inférieure à la vitesse de la lumière (c'est-à-dire que la particule n'est pas relativiste), alors le rapport entre la valeur de son énergie cinétique et le rayon de courbure sera :

.

1. Le rayon de courbure de la piste dépend de la masse, de la vitesse et de la charge de la particule. Le rayon est le plus petit (c'est-à-dire que la déviation de la particule par rapport au mouvement rectiligne est la plus grande), moins la masse et la vitesse de la particule sont grandes et plus sa charge est grande. Par exemple, dans le même champ magnétique aux mêmes vitesses initiales, la déviation de l'électron sera supérieure à la déviation du proton, et on verra sur la photographie que la piste de l'électron est un cercle de plus petit rayon que le rayon de la trajectoire du proton. Un électron rapide est moins dévié qu'un électron lent. L'atome d'hélium, auquel manque un électron, (l'ion He +) déviera plus faiblement que la particule a, car pour les mêmes masses, la charge de la particule a est supérieure à la charge d'un atome d'hélium ionisé individuellement. D'après la relation entre l'énergie de la particule et le rayon de courbure de la piste, on peut voir que l'écart par rapport au mouvement rectiligne est plus important dans le cas où l'énergie de la particule est moindre.

2. Comme la vitesse des particules diminue vers la fin de sa trajectoire, le rayon de courbure de la piste diminue également (l'écart par rapport au mouvement rectiligne augmente). En modifiant le rayon de courbure, vous pouvez déterminer la direction du mouvement de la particule - le début de son mouvement où la courbure de la piste est moindre.

3. Après avoir mesuré le rayon de courbure de la piste et connaissant d'autres valeurs, il est possible de calculer le rapport de sa charge à la masse d'une particule. Ce rapport est la caractéristique la plus importante d'une particule et vous permet de déterminer de quel type de particule il s'agit ou, comme on dit, d'"identifier" la particule, c'est-à-dire établira son identité (identification, similitude) avec une particule connue.

Pour déterminer la direction du vecteur d'induction de champ magnétique, vous devez utiliser la règle de la main gauche : placez quatre doigts tendus dans le sens du mouvement du proton et le pouce plié dans le sens du rayon de courbure de la piste ( le long duquel la force de Lorentz est dirigée). Par la position de la paume, dans laquelle doivent entrer les lignes de force, nous trouvons leur direction, c'est-à-dire direction du vecteur induction magnétique.

Demande de service:

1. Déterminez le rayon de courbure de la piste.

Le rayon de courbure de la piste de particules est déterminé comme suit. Placez un morceau de papier transparent sur la photo et transférez la piste dessus. Dessinez, comme indiqué sur la figure, deux cordes et restaurez les perpendiculaires à ces cordes en leurs points médians. A l'intersection des perpendiculaires se trouve le centre du cercle, son rayon de courbure de la piste. Par exemple, le rayon de courbure sur la photo est de 3,2 cm, et un segment de 0,4 cm dans votre dessin correspond à la vraie longueur de 1 cm.

0,4 cm - 1 cm

3,2 cm - x

Cela signifie que le rayon de courbure de la piste de la particule est

R

ô

2. Terminez la tâche par options.

Option I : Le rapport de la charge d'une particule III à sa masse (charge spécifique d'une particule) se trouve par la formule : , où est la charge spécifique du proton.

Option II : De la formule : - trouver la masse d'un électron. L'énergie d'un électron est liée à sa masse par le rapport : .

Option III : L'augmentation relative de la masse du conduit est égale au rapport de son énergie cinétique sur l'énergie au repos est la masse au repos du conduit.

Questions de contrôle

1. Comment le vecteur d'induction magnétique est-il dirigé par rapport au plan de la photographie des traces de particules ?

2. Pourquoi les rayons de courbure des différentes parties de la trajectoire d'une même particule sont-ils différents ?

3. Quel est le principe de fonctionnement des dispositifs d'enregistrement des particules élémentaires ?

OBSERVATION DES SPECTRES CONTINUS ET LINÉAIRES Travail de laboratoire en physique 11e année

LUMIÈRE DU JOUR On voit les couleurs principales du spectre continu obtenu dans l'ordre suivant : violet, bleu, cyan, vert, jaune, orange, rouge. Ce spectre est continu. Cela signifie que toutes les longueurs d'onde sont représentées dans le spectre. Ainsi, nous avons découvert que les spectres continus sont donnés par des corps à l'état solide ou liquide, ainsi que par des gaz fortement comprimés.

HYDROGÈNE Nous voyons de nombreuses lignes colorées séparées par de larges rayures sombres. La présence d'un spectre de raies signifie qu'une substance n'émet de la lumière que d'une longueur d'onde bien précise. Spectre de l'hydrogène : violet, bleu, vert, orange. La raie orange du spectre est la plus brillante.

CONCLUSION Sur la base de notre expérience, nous pouvons conclure que les spectres de raies donnent toutes les substances à l'état gazeux. Dans ce cas, les atomes émettent de la lumière, qui n'interagissent pratiquement pas les uns avec les autres. Les atomes isolés émettent des longueurs d'onde strictement définies.

Sujet: Observation de spectres continus et linéaires.

Objectif:

Équipement:

• générateur "Spectre" ;
• tubes spectraux à hydrogène, krypton, hélium;
• source de pouvoir;
• fils de connexion;
• une lampe à filament vertical ;
• spectroscope.

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Travaux de laboratoire n° 8

Sujet: Observation de spectres continus et linéaires.

Objectif: mettre en évidence les principales caractéristiques distinctives des spectres continus et linéaires, déterminer les substances étudiées par les spectres d'émission.

Équipement:

• générateur "Spectre" ;
• tubes spectraux à hydrogène, krypton, hélium;
• source de pouvoir;
• fils de connexion;
• une lampe à filament vertical ;
• spectroscope.

Le progrès

1. Placez le spectroscope horizontalement devant l'œil. Observez et dessinez le spectre continu.

2. Sélectionnez les couleurs primaires du spectre continu obtenu et enregistrez-les dans la séquence observée.

3. Observez les spectres de raies de diverses substances en examinant les tubes spectraux lumineux à travers le spectroscope. Esquissez les spectres et enregistrez les raies les plus brillantes des spectres.

4. Selon le tableau, déterminez à quelles substances appartiennent ces spectres.

5. Faites une conclusion.

6. Effectuez les tâches suivantes :

1. Les figures A, B, C montrent les spectres d'émission des gaz A et B et du mélange gazeux B. Sur la base de l'analyse de ces sections spectrales, on peut dire que le mélange gazeux contient :

1. uniquement les gaz A et B ;
2. gaz A, B et autres;
3. le gaz A et un autre gaz inconnu ;
4. le gaz B et un autre gaz inconnu.

1. La figure montre le spectre d'absorption d'un mélange de vapeurs de métaux inconnus. En bas - spectres d'absorption des vapeurs de lithium et de strontium. Que peut-on dire de la composition chimique d'un mélange de métaux ?

1. le mélange contient du lithium, du strontium et quelques autres éléments inconnus ;
2. le mélange contient du lithium et quelques autres éléments inconnus, mais ne contient pas de strontium ;
3. le mélange contient du strontium et quelques autres éléments inconnus, mais ne contient pas de lithium ;
4. le mélange ne contient ni lithium ni strontium.