II Pracownia Fizyczna

Podwójny spektrograf siatkowy. Badanie struktury widm atomowych. Wyznaczanie defektu kwantowego

Zagadnienia teoretyczne:

1. Widma atomowe.
   
   1. Otrzymywanie widm atomowych,
   2. Elementy widma istotne z punktu widzenia badań struktury elektronowej atomu.
   3. Jednostki stosowane w spektroskopii. Rzędy wielkości.
2. Modele atomu.
   
   1. Modele atomu wodoru: Bohra, Sommerfelda; poprawki relatywistyczne (stała Sommerfelda struktury subtelnej); oddziaływanie spin - orbita; rozszczepienie subtelne; struktura nadsubtelna.
   2. Opis atomu na gruncie mechaniki kwantowej: funkcje własne, wartości własne, liczby kwantowe i ich interpretacja.
   3. Oddziaływanie elektronów w atomie: model wektorowy, typy sprzężeń, oznaczenia spektroskopowe termów.
   4. Atomy wieloelektronowe, schemat poziomów energetycznych (diagram Grotriana), efektywna główna liczba kwantowa, defekt kwantowy.
3. Promieniowanie atomów:
   
   1. Prawdopodobieństwa przejść.
   2. Reguły wyboru dla promieniowania E1.
4. Kształt i szerokość linii widmowych (szerokość naturalna, dopplerowskie oraz zderzeniowe rozszerzenie linii widmowych).
5. Aparatura spektralna:
   
   1. ogólna charakterystyka przyrządów spektralnych: pryzmatycznych, siatkowych, interferometrów,
   2. wielkości charakteryzujące przyrządy spektralne,
   3. porównanie własności przyrządów spektralnych,
   4. sposoby wzbudzania próbek,
   5. sposoby rejestracji widm (metody kliszowe, fotoelektryczne, zliczanie fotonów),
   6. charakterystyka czułości widmowej detektorów promieniowania,
   7. zastosowanie fotopowielaczy w badaniach spektrofotometrycznych.
   8. Filtry spektralne.
6. Spektrometr GDM 1000
7. Opracowywanie zarejestrowanego widma (uwzględnianie właściwości przyrządu spektralnego, detektora promieniowania przy odtwarzaniu rzeczywistego widma).

Propozycje pomiarów

1. Badanie struktury widm atomowych:
   
   1. Identyfikacja pierwiastków.
   2. Sód Na: identyfikacja przejść, wyznaczenie defektu kwantowego i stałej Rydberga.
   3. Struktura subtelna wybranych linii Na, Cd, Hg i innych.
2. Doświadczenie Ramana.

Literatura

1. Encyklopedia Fizyki, PWN Warszawa 1972.
2. W. Demtröder, Spektroskopia laserowa, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
3. E. Hecht – Optics (odbitka ksero).
4. W. Demtröder – Experimentalphysik 3 (odbitka ksero).
5. Z. Leś, Wstęp do spektroskopii atomowej, PWN Warszawa 1970.
6. D. Kunisz, Fizyczne podstawy emisyjnej analizy widmowej, PWN Warszawa 1973.
7. G. K. Woodgate, Struktura atomu, PWN Warszawa 1974.
8. P. A. Lindsay - Podstawy fizyczne elektroniki kwantowej.
9. A. S. Dawydow - Mechanika kwantowa.
10. W. Kemula - Spektralna analiza emisyjna.
11. J. Kamler, A. Mank - Odbiorniki fotoelektryczne i ich zastosowania.
12. Praca zbiorowa - Zagadnienia podstawowe spektralnej analizy widmowej, WNT Warszawa 1972.
13. Instrukcja obsługi spektrometru GDM 1000.