ATOMO DE BOHR: MEDICION DE LA CONSTANTE DE RYDBERG

INFORME LABORATORIO EXPERIMENTO N°3

“ATOMO DE BOHR: MEDICION DE LA CONSTANTE DE RYDBERG”

Integrantes:

Jorge Rojas Torres

Sergio Varas Albarnez

Diego Zepeda Michea

Grupo: martes C

Fecha Laboratorio:

12 de noviembre del 2013

Fecha Entrega:

26 de noviembre del 2013

Profesor:

Américo Cuchillo

Resumen:

En este informe, daremos a conocer un análisis exhaustivo con respecto al experimento realizado en el tercer laboratorio de física tres, el cual trato de los rayos de luz de los espectros de Helio e Hidrogeno, ambos gases pero con distinta gama de colores espectrales.

En la primera parte de este informe se procedió a calcular el valor de la constante de separación ¨d¨ de la red de difracción, en base a los datos obtenidos experimentalmente del espectro del helio, calculamos las longitudes de onda y los angulos de cada color , los cuales están escritos en la primera tabla del informe. Para la mejor comprensión del análisis realizado también se expone un grafico el cual explica la relación entre la longitud de onda y los angulos de cada color, además calculamos el respectivo error de la constante ¨d¨ ya que al ser un calculo experimental debemos considerar un margen de error respecto de la teoría.

En la segunda parte de este informe usamos el mismo valor de la constante ¨d¨ calculada en el helio y la utilizamos para obtener los distintos cálculos del hidrogeno, angulos, longitud de onda y también su respectivo error. De igual forma que en la primera parte se expone el grafico para la comprensión visual de la segunda tabla.

En la tercera y cuarta parte de este informe calculamos la constante de Rydberg, basándonos en los datos obtenidos del espectro del hidrogeno, el calculo se hizo de forma teorica basados en la teoría de Bohr, también con su margen de error respectivo, finalmente se calculo la constante de rydberg para una masa infinita y la relación para la energía liberada, ambos cálculos teoricos.

OBJETIVOS:

Calcular el valor de la constante de separación “d” de las líneas de la Red.

Calcular en base a datos experimentales, las longitudes de onda del Hidrógeno.

Calcular la constante de Rydberg.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

RED DE DIFRACCIÓN: Una red de difracción es una estructura reticular que consiste en un alto número de líneas paralelas entre si y separadas a una distancia “d”, denominada constante de la red.

La constante de separación de las líneas de la red de difracción es tan pequeña, que no se puede resolver claramente su separación mediante un microscopio. Por esta razón, se usa un método indirecto para medir la constante, que emplea el espectrómetro y que veremos en este experimento.

Si sobre la red incide un haz paralelo de luz de longitud de onda λ, la luz, al atravesar la red, es difractada por ésta hacia ambos lados de la prolongación de la trayectoria que traía el haz incidente.

El ángulo θ que la trayectoria del rayo incidente forma con el rayo refractado, es una función de la longitud de onda λ y cumple con la condición:

Siendo m un número entero. En el caso de que m = 1, se habla de rayo refractado de primer orden; si m = 2, de segundo orden, etc.

CONSTANTE DE RYDBERG: Los valores de las longitudes de onda en la región visible del espectro del hidrógeno forman una serie, llamada Serie de Balmer del Hidrógeno. Esta serie se expresa matemáticamente por:

Con n = 3, 4, 5,…, siendo R una constante, que se conoce con el nombre de Constante de Rydberg.

MATERIALES UTILIZADOS:

1 Espectrómetro 1 Red de Difracción

1 Tubo Espectral de Hidrógeno 1 Tubo Espectral de Helio

1 Carrete de Inducción 1 Transformador 220 V a 6 V

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El experimento consiste en observar las líneas o rayos de luz que presentan los espectros de los gases de Helio e Hidrogeno a través de una fuente luminosa, haciendo uso de un espectrómetro veremos los colores que generan dichos gases, lo cuales no pueden ser vistos a simple vista, y en base a datos recopilados experimentalmente procederemos a analizar el comportamiento de estos a través de una serie de cálculos. Primero observaremos los colores respectivos del Helio, los cuales son 8 colores, vistos a través del espectrómetro. Se procede a conectar un tubo espectral de Helio a una fuente de poder, lo que, al encender el espectrómetro, el tubo del gas correspondiente generará una luz a través de una red de difracción, la cual tiene el objetivo de separar los rayos luminosos en distintas direcciones, así tenemos que dicho rayo, al salir de la fuente luminosa es refractado, formándose así ángulos a través de un plano horizontal graduado (de 0° a 30°) y longitudes de ondas que deben ser analizadas y/o calculadas. Al refractarse podremos observar, a través de espectrómetro, de una forma nítida los colores respectivos de dicho gas. Luego de finalizar la experiencia con el espectro de Helio, procedemos a cambiar el tubo espectral de dicho gas, por un tubo espectral de Hidrogeno, realizando el mismo análisis que el realizado para el gas anterior, pero esta vez observaremos solo 4 colores respectivos del Hidrogeno.

ACTIVIDADES

PREPARACIÓN DEL ESPECTROSCOPIO:

El espectroscopio consta de un colimador de posición fija, de una red de difracción también fija y de un ocular móvil, que puede rotar en un plano horizontal graduado y centrado en la red de difracción.

Como fuente luminosa usaremos un tubo de descarga, que es un tubo capilar lleno con el gas que se ha de investigar y sobre el cual se realiza una descarga de alto voltaje, el que produce una raya angosta y brillante. El tubo es alimentado por un carrete de inducción. Se coloca la rendija del colimador frente a la rendija del carrete de inducción por donde sale la luz del tubo espectral. Se calibra el sistema de modo que la luz del tubo espectral llegue normal a la red, cuyas estrías son paralelas al capilar.

MEDIDA DE LA CONSTANTE DE LA RED.

Para calcular la constante de la red, “d”, hacemos uso del espectro del helio, cuyas longitudes de onda son perfectamente conocidas y cuyos valores aparecen en la tabla I.

Si miramos hacia la red con el ocular el espectrómetro y lo hacemos girar desde el extremo

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