原子の発光スペクトル 目的 元素の発光スペクトルを分光法で観察し、光学、量子力学の基礎を理解する 概略 水素、ヘリウム、その他の原子の発光スペクトルを観察、撮影し、リュードベリの公式を用 いて発光波長を求める。 実験器具 分光器（ジョバンイボン社製、HR320） 、回折格子（300 line/mm）、ランプ用光源（水素、 ヘリウム、アルゴンなど） 、デジタルカメラ 実験 ① 下準備（文献調査） 原子の発光メカニズム、その他本実験に必要と思われる事柄について調べ、要点をまとめ る。インターネットを使わずに調べること。実験開始前に質疑応答を行う。予習していると、 即実験開始できる場合もある。原子の発光については、｢リュードベリ｣（または｢リドベルク｣） 、 ｢ボーアの原子モデル｣をキーワードに、量子力学の参考書を調べるとよい。例として、図書 館にある参考書を文末に挙げる。 以下、②～⑤は順序が入れ替わってもよい。 ② 戦略の考案 写真撮影した発光スペクトルとリュードベリの公式から導いた発光波長を使って、未知の 発光波長を求める。そのために、どうすれば未知波長を特定できるか、戦略を考える。 ③ スペクトルの撮影 発光スペクトルを撮影する。発光波長を精度よく測定するために、撮影条件をよく考慮し ておくこと。 光源にランプを設置し、カメラの最適撮影条件（ピント、露出時間）を決める。分光器の 出口面に焦点を合わせるとピントが合う。薄紙を出口面に装丁してスペクトルを投影させ、 そこにピントを合わせると容易である。 まず、水素のスペクトルを撮影する。3 本（赤、水色、青）のスペクトルが見えることを 確認する。撮影時は振動防止のため、リモコンでシャッターを切る。続いてヘリウムの発光 スペクトル撮影を行う。発光強度は光源によって異なるため、適宜露出時間を調節すること。 余力があれば、その他の元素についても撮影を行う。 1 ④ 水素の発光波長の算出 リュードベリの公式より、観察できると思われる水素の発光波長を算出する。 ⑤ データ解析 ヘリウム、その他の元素の発光波長を求める。妥当な測定値が得られていれば、実験終了。 レポート作成 一般的な学術論文の形式で作成する。その際、構成、言葉遣い、図表の表し方、参考文献の 示し方など、論文作成の基本事項に注意する。実際の論文や文末の付録を参照しながら作成す ること。２段組みにする必要はない。 データ解釈における付随事項 得られた発光波長を NIST のデータベースにある値と比較し、それぞれどのバンド間遷移の 軌道に相当しているか調べるとよい。 NIST データベース: http://192.104.15.35/cgi-bin/AtData/lines_form 【参照文献】全て 図書館の４Ｆ開架 にあります １．量子力学入門－ＭＩＴ物理;１／Ａ．Ｐ．フレンチ，Ｅ．Ｆ．テイラ－／共著 421.3/F46/1 ２．量子力学／佐川弘幸／清水克多郎/著 421.3/Sa16//A09 ３．量子力学;２／清水清孝／著 産業図書 421.3/Ka95/2 ４．量子力学;１／原田勲／杉山忠男／著 421.3/R97/1 ５．なっとくする演習・量子力学／小暮陽三／／著 421.3/Ko26/ ６．今日から使える量子力学／岸野正剛/著 421.3/Ki58/ ７．量子力学－基礎と物性／岸野正剛／／著 421.3/Ki58/ ８．量子力学基礎／末光眞希／枝松圭一/著 421.3/Su17/ ９．工学系のための量子力学－量子効果ナノデバイスの基礎／上羽弘/著 421.3/U31//A05 １０． 工学系のための量子力学／上羽弘／／著 421.3/U31/ １１． 絵でわかる量子力学／都筑卓司／／著 421.3/Ts99/ １２． なっとくする量子力学／都筑卓司／著 421.3/Ts99/ 2
© Copyright 2024 Paperzz
