Figure 1:

1 Laboratorio Series de Balmer del hidrógeno

1.0.1 Objetivos

Observar las líneas espectrales del Hidrogeno atómico con una rejilla de altaresolución.Medir las longitudes de onda Hα, Hβ y Hγ de las serie de Balmer.Determinar la constante R es (Rydberg).

1.0.2 Materiales

lámpara Balmer ranura ajustable

soorte con piezas de resorte paño blanco óptico

pantalla traslúsida lente f=+50 mm

cinta métrica de acero, 2m lente f=+100 mm

base de soporte, 28 cm multiclaps Leybold

rejilla de Rowland

calibrador

1.0.3 Marco teórico

En el rango visible, el espectro de emisión del hidrógeno atómico tiene las líneasHα, Hβ y Hγ. Estas líneas pertenecen a una serie completa que se extiendedentro de la gama ultravioleta. En 1885, Balmer estableció la fórmula empírica

1

Figure 2:

para las frecuencias de esta serie

1

λ= RH

(

1

22−

1

n2

)

f = 3, 289× 1015

Hz

(

1

22−

1

n2

)

n = 2,3,4

Más tarde, la fórmula de Balmer se explicó en el marco los cuatro postuladosdel modelo de átomo de Bohr.En el experimento, el espectro de emisión se excita por medio de una lám-

para de Balmer que se llena con vapor de agua. Las moléculas de agua se de-scomponen por la descarga eléctrica en hidrógeno atómico excitado y un grupohidroxilo. Las longitudes de onda Hα, Hβ y Hγ se determinan con una rejillade alta resolución. En el primer orden de la rejilla, la relación entre la longitudde onda y el ángulo de observación es:

λ = dsenθ

1.0.4 Aspectos importantes

1. Es importante tener en cuenta que para la realización de este experimentóse es necesario tener un cuarto completamente obscuro dado que las líneasespectrales no se podrán ver si no se cumple con dicha especificación.

2. Es importante realizar el montaje efectivo de los aparatos a utilizar du-rante la práctica y tener sumo conocimiento de su funcionamiento, ya quealgún fallo en dicho montaje provocaría que no se pudiera observar deforma clara las líneas espectrales.

3. Es importante haber realizado por completo el montaje de los elementospara luego poder generar el voltaje en la lámpara de Balmer esto con elfin de evitar complicaciones con los equipos

2

Figure 3:

Figure 4:

3

Figure 5:

Figure 6:

4

1.0.5 Aspectos de seguridad para la realización de la práctica

1. La fuente de alimentación genera peligrosos voltajes accesible en los con-tactos del soporte, aun no estando la lámpara de Balmer montada.

2. No conecte la fuente de alimentación, siempre y cuando la lámpara deBalmer no se haya montado.

3. Si es necesario, monte la lámpara de Balmer en su soporte como se explicaen la hoja de instrucciones.

4. Instale el banco óptico pequeño, y fije las mordazas múltiples Leybold,como se muestra en la figura. La segunda mordaza tiene que ser girada1800.

5. Monte el soporte de la lámpara de Balmer en el banco óptico, conectela fuente de alimentación a la red eléctrica y enciéndalo. - Monte las doslentes, la ranura ajustable y el sujetador con muelles, y alinéelos en altura.monte la pantalla translúcida.

1.0.6 Procedimiento

1. Monte la lámpra de Balmer en un soporte y sobre el banco optico, comose muestra en el dibujo 8.48.

2. Fije las mordazas múltiples y la segunda mordaza debe ser girada 1800.

3. Monte el soport de la lámpara de Balmer en el bánco óptico, conectela fuente de alimentación a al red eléctrica y enciendalo. Monte los doslentes, la ranura ajustable y el sujetador con muelles y alinelos. Monte lapantalla translúcida.

4. Se debe mover la copia de una rejilla Rowland en la trayectoria del rayo.

5. Se debe obscurecer por completo la sala donde se esta haciendo la práctica.

6. Limite la ranura ajustable hasta que las líneas esten separadas y estassean visibles sobre la pantalla.

7. Mida la distancia de la pantalla a la lente de f = 100 mm notelo comoa1 = 275 nm. Mida la distancia al mango del borde del titular como a1 = 6

mm la distancia de la rejilla Rowland: d1 = 3 mm. Pantalla traslucidad2 = 3 mm. la distancia entre ranura y ranura de la rejilla tomela comod = 1, 67 µm.

8. Calcule la longitud de onda y la frecuencia de los colores riojo, turquesa,azul, use las siguientes ecuaciones

λ = d

(

b√a2 + b2

)

f =c

d

(√a2 + b2

b

)

5

Tabla 1

color línea λnm

fTHz

1

22− 1

n2

9. Grafique fTHz

en función de las frecuencias de Balmer 1

22− 1

n2 . Hallela ecuación correspondiente comparando el valor de la pendiente con laconstante de Rydberg

10. Halle el valor teórico sabiendo que el valor teórico es RH = 3.289×1015Hz

1.0.7 Realice sus comentrios conclusiones y bibliografía

6