Physique Chimie - Biologie Technique
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1. Fig 4 3 5 Spectre de la lampe de Balmer au deut rium 451 41 R solution minimale du dispositif spectral n cessaire la s pa ration des doublets de raies 0 1 nm p ex Heath Scanning Monochromator mod le EU 700 et Fotomultiplier RCA 931 A 3 5 Espectro de la l mpara de Balmer deuterizada 451 41 Resoluci n m nima del espectr metro para la separaci n de los dobletes de l neas 0 1 nm p ej Heath Scanning Mono chromator Modell EU 700 y RCA Fotomultiplier 931 A 4 Changement de fusible fig 5 Important D brancher la prise secteur V rifier l amp rage T 1 25 B pour 230 V T2 5 D pour 115 V Pour remplacer le fusible primaire introduire une pi ce de monnaie dans la fente du s lecteur de tension et porte fusible puis tourner comme indiqu sur la fig 5 jusqu ce que le 0 soit c t du rep re blanc dans cette position le fusible est projet par un ressort travers l ouverture le re cueillir la main glisser le fusible de rechange dans l ouverture et l y enfoncer l aide d un objet pointu stylo bille ou tourne vis par ex tout en faisant tourner la pi ce de monnaie engag e dans la fente R gler le s lecteur de tension de fa on ce qu e sur celui ci soit c t du rep re blanc ue la valeur indi 220 V pour la tension secteur alternative de 230 V et 110 V pour la tension secteur alternative de 115 V 4 Cam2. VEF Physique Chimie Biologie Technique PAS 11 96 Kr Associ e un simple dispositif de sp ctrom trie scolaire la lampe de Balmer 451 13 fournit les quatre raies visibles du spectre de l hydrog ne s rie de Balmer Ha Hp Hy et Hs L tu de quantitative du spectre permet la d termination des longueurs d onde en vue de la confirmation exp rimentale de la formule de Balmer 1 Y ti ETE F E 5 Val pr n 3 4 5 6 R 3 29 105 s Fr quence de Rydberg Si l on dispose d un dispositif spectrat haute r solution env 0 1 nm la lampe de Balmer au deut rium 451 41 permet la mise en vidence des doublets de raies spectrales d un m lange d hydrog ne et de deut rium Bibliographie Exp riences de physiques pour lyc es et universit s vol 3 Physique nucl aire et du corps solide physique appliqu e 599 943 1 Remarques de s curit 1 e MY O A LEYBOLD DIDACTIC GMBH Mode d emploi 451 13 14 41 Instrucciones de Servicio Lampe de Balmer Alimentation pour la lampe de Balmer Lampe de Balmer au deut rium L mpara de Balmer Alimentaci n para la l mpara de Balmer L mpara de Balmer deuterizada La l mpara de Balmer 451 13 se emplea en el arreglo ex perimental de un espectr metro de uso corriente para expe rimentos escolares y suministra las cuatro l neas visibles Ha Hp Hy y Hs del espectro del hidr geno serie de Balmer La evaluaci n cuantitativa del espectro
3. 3 1 Montaje de la l mpara de Balmer ver Fig 3 Importante Al efectuar el montaje de la l mpara de Balmer el aparato de servicio no deber encontrarse conectado a la red t 2 Fijar el soporte de la l mpara con la varilla de soporte en el manguito del equipo de alimentaci n de alta tensi n Soltar la abrazadera en el portal mparas superior O retirarla hacia abajo y colocarla sobre la caja de distribuci n Retirar el portal mparas superior 8 hacia arriba Ahora queda visible el cable de conducci n de alta tensi n con clavijero de resorte de contacto El z calo de aluminio de la l mpara de Balmer se incorpora centrado en el portal mparas inferior fijamente montado apret ndose despu s hacia abajo Aqu deber observarse que la espiga met lica de la l mpara se encuentre enchufada en el clavijero de contacto del portal mparas El cable que viene del tubo Q se mete a trav s de clavijero de resorte de contacto del portal mparas El portal mpara superior deber apretarse hasta que se cubra parcialmente la parte estriada del tubo Fijar el portal mparas superior mediante la abrazadera Den el tubo O 3 2 Puesta en funcionamiento de la l mpara de Balmer i 2 3 Poner el conmutador del equipo de alimentaci n de alta ten 3 3 Ajustar la tensi n de red necesaria del equipo de alimenta ci n de alta tensi n a trav s del conmutador selector Conectar a la red si n
4. a fente sur l cran translucide en assurant une bonne nettet par d place ment de la lentille f 100 mm fixer ensuite le r seau dans la monture support l aide des pinces ressort Ouvrir la fente de fa on avoir un compromis acceptable entre la luminosit et la nettet r solution des raies 3 4 Posibilidades de observaci n 3 4 1 Espectro de la l mpara de Balmer 451 13 Observaci n subjetiva Espectroscopio de bolsillo 467 02 pco para pr cticas 467 112 Espocir metio y goni metro 467 23 Copia de un ret culo de Rowland 471 23 aprox 6000 l neas cm Observaci n objetiva Montaje de proyecci n ver Fig 4 1 Copia de un ret culo de Rowland 47123 1 Banco ptico por ej 460 43 1 Pinza de mesa 301 06 1 Ranura variable 460 14 1 Soporte con muelles 460 22 1 Pantalla trasl cida 441 53 1 Lente convergente f 50 mm 460 02 1 Lente convergente f 100 mm 460 03 6 Mordazas m ltiples Leybold 301 01 Realizar el arreglo experimental seg n la Fig 4 primeramente sin ret cula En un ambiente oscuro formar una imagen n tida de la l mpara de Balmer sobre la rendija con la lente f 50 mm formar una imagen n tida de la rendija sobre la pantalla transparente medi ante la lente f 100 mm luego fijar la ret cula en el soporte me diante sujetadores Abrir la rendija hasta que se obtenga un compromiso razonable entre la claridad y separaci n resoluci n de las l neas
5. a la posici n ON El estado ON se indica mediante una l mpara roja que se encuentra sobre el conmutador La l mpara de Balmer se enciende inmediatamente Indicaciones para el servicio Para un encendido estable de la l mpara de Balmer es ne cesaria una temperatura de funcionamiento determinada aprox 55 C medida en el z calo de aluminio En caso de una temperatura de servicio demasiado baja directamente despu s de la conexi n pueden presentarse descargas fuera de los tubos capilares lo que trae consigo un funcio namiento inestable de la l mpara Las condiciones de des carga estables se alcanzan despu s de un funcionamiento de aprox 10 hasta 15 minutos Si a temperaturas ambientales altas la temperatura de servi cio aumenta demasiado a m s de aprox 70 C medida en el z calo de aluminio es posible que la l mpara se apague despu s de un largo servicio En este caso la l mpara pue de ser utilizada normalmente despu s de su enfriamiento Cuando despu s de un largo funcionamiento la l mpara de Balmer caliente no vuelve a encenderse despu s de su desconexi n y nueva conexi n inmediata deber esperarse para la conexi n de la l mpara hasta que se haya vuelto a enfriar Se recomienda operar la l mpara s lo en posici n vertical con el z calo de aluminio hacia abajo Otras posiciones de funcionamiento conducen pasados unos minutos a una luz inestable o hasta el apagado de la l mpara En la primer
6. a puesta en funcionamiento se presenta junto a un fuerte espectro de Balmer un fondo de bandas que desaparece despu s de aproximadamente una hora de servicio Sin embargo se mantienen las l neas de hidr geno en el rango entre el rojo y verde que comparadas con las l neas de Balmer son muy d biles verla fig 1 En las l mparas de Balmer calientes puede observarse ocasionalmente en la parte central de los tubos capitares la l nea de sodio amarilla En este caso recomendamos observar las zonas marginales superiores o inferiores de los tubos capilares en donde deja de presentarse esta l nea perturbadora amarilla 3 4 Possibilit s d observation 8 4 1 Spectre de la lampe de Balmer 451 13 Observation subjective Spectroscope de poche 467 02 See scolaire 467 112 pecto et goniom tre 467 23 Copie d un r seau de Rowland 47123 env 6000 traits cm Observation objective Montage de projection cf fig 4 1 Copie d un r seau de Rowland 47123 1 Banc d optique p ex 460 43 1 Pince de table 301 06 1 Fente r glable 460 14 1 Monture support avec pinces ressort 460 22 1 Ecran translucide 441 53 1 Lentille convergente f 50 mm 460 02 1 Lentille convergente f 100 mm 460 03 6 Noix Leybold 301 01 R aliser le montage dans un premier temps sans r seau ainsi que sp cifi la fig 4 Dans une pi ce assombrie projeter la fente avec nettet avec la lampe de Balmer et la lentille f 50 mm projeter l
7. arge lectrique s pare les mol cules d eau en atomes d hydrog ne et en un groupe ment hydroxyle A l int rieur de la lampe un tube capillaire r sis tant aux tr s hautes temp ratures oblige la d charge se faire dans un espace restreint contenant alors une grande concen tration d atomes d hydrog ne Cet hydrog ne atomique donne naissance aux raies intenses de la s rie de Balmer il n y a pas de perturbation par des bandes spectrales d hydrog ne mol cu laire 2 Descripci n y datos t cnicos 2 1 L mpara de Balmer 451 13 La l mpara de Balmer es una l mpara de descarga de gas operada con corriente alterna y con vapor de agua en su interior El tubo fundido de la l mpara es alimentado con vapor de agua por medio de una reserva de agua contenida en un material higrosc pico Las mol culas de agua se dividen debido a la descarga el ctrica en hidr geno at mico y en un grupo hidr xilo Un tubo capilar resistente a altas temperaturas que se encuentra en el interior de la l mpara hace que la descarga se produzca en un espacio limitado produci ndose all una alta concentraci n de hidr geno at mico Este hidr geno at mico es la causa de las intensas l neas espectrales de Balmer No se presentan bandas perturbadoras de hidr geno molecular t L hydrog ne qui se forme lors du fonctionnement du tube est oxyd par une substance oxydante aid e de catalyseurs appro pri s et il s tablit ainsi un ci
8. bio del fusible ver la Fig 5 importante Desconectar el enchufe de la red Observar que las especificaciones del fusible sean las correctas T 1 25 B para 230 V T 2 5 D para 115 V Para cambiar el fusible primario en caso de que el fusible est da ado y cuando se trabaja con 115 V insertar una moneda en la ranura D del selector de tensi n y portafusible y girarla hasta que el 0 como en la figura 5 se encuentre junto a la marca blanca recoger ahora el fusible que salta en esta posici n de la abertura Q colocar el fusible nuevo en la abertura y apretarlo hacia abajo con una herramienta aguda por ej boli grafo destornillador girando al mismo tiempo la moneda en la ranura O Ajustar el selector de tensi n tal que para el valor indicado de 220 V para una tensi n de red de 230 V 6 110 V para una tensi n de red de 115 V se encuentre al lado de la marca blanca O Fig 5 LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D O hy Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
9. de Balmer du spectre de l hydrog ne domaine visible L neas de Balmer del espectro del hidr geno rango visible 2 2 L mpara de Balmer deuterlzada 451 41 En la l mpara de Balmer deuterizada el agua contenida est compuesta de aprox 10 de agua deuterizada Los espectros de Balmer del hidr geno y el deuterio var an ligeramente entre s en cuanto a la posici n de cada una de las l neas rales Ha gt Da Hp Dg Hy Dy Hs Ds Tableau 2 Ecartement des raies des doublets dans le spectre de la lampe de Bal mer au deut rium cartement des raies A L neas Distancias entre l neas Ah nm Ha Da 0 177 Hp Dg 0 131 Hy Dy 0 117 Hs Da 0 111 Tabla 2 Distancia entre l neas de los dobletes en el espectro de la l mpara de Balmer deuterizada O1nm M Ha e i H CT Me Ds Don Fig 2 Doublets des raies de Balmer d hydrog ne deut ris Dobletes de las l neas de Balmer de hidr geno deuterizado Nous adressons nos remerciements Monsieur Dr Klein du 1 institut physique de l Universit de Cologne pour avoir aim ablement consenti relever les spectres et les mettre notre disposition lls ont t enregistr s avec un spectrom tre haute r solution Heath Scanning Monochromator mod le EU 700 avec RCA Fotomultiplier 931 A Agradecemos al Dr Klein del 1 Instituto de F sica de la Uni versidad de Colonia por las toma
10. e la tension secteur K avec porte fusibles int gr voir fig 5 Caract ristiques techniques Tension d alimentation secteur 230 V 50 60 Hz alimentation r gl e sur cette valeur la livraison adaptable 115 V Tension vide env 3500 Vert Caract ristiques de fonctionnement Tension de d charge env 1500 V lorsque la lampe est branch e Courant de d charge env 50 mA Fusibles pour 230 V T 1 25 B ins r dans l appareil tel qu il est livr pour 115 V T 2 5 D inclus au mat riel livr 2 3 Alimentaci n para la l mpara de Balmer 451 14 Este aparato consta de la unidad de alimentaci n conectada a la red de corriente alterna y del portal mpara de la l mpara de Balmer cableado firmemente con sta a prueba de alta ten si n y de contacto En el equipo de alimentaci n de alta tensi n se genera a trav s de un transtormador de dispersi n la ten si n alterna necesaria para la operaci n de la l mpara de Bal mer El cable de alta tensi n saliente por la parte posterior de la car casa termina en una caja de distribuci n ver Fig 3 Los tubos O fijados en la caja de distribuci n tienen dos funciones 1 Funci n de sujeci n para la l mpara de Balmer 2 Realizaci n de las conexiones de alta tensi n En los extremos de los tubos se encuentran los portal mpa ras de pl stico El portal mparas inferior est unido fijamen te con el tubo el portal mparas sup
11. erior puede ser des montado despu s de soltar la abrazadera El soporte de la l mpara puede ser fijado a trav s de la varilla de soporte opcionalmente en el equipo de alimentaci n de alta tensi n port til manguito con tornillo moleteado O sobre el caballete de un banco ptico o sobre otro material de soporte En la parte posterior de la carcasa se encuentra el interruptor de encendido y apagado con l mpara de servicio y el conmuta dor de la tensi n de red con portafusible integrado v ase la Fig 5 Datos t cnicos Tensi n de red 230 V 50 60 Hz instalada ex f bri ca equipable a 115 V Tensi n de marcha en vac o Datos de servicio de la l mpara conectada aprox 3500 Vet Tensi n de alumbrado aprox 1500 V Corriente de alumbrado aprox 50 mA para 230 Vw T 1 25 B instalado ex f brica para 115 V T 2 5 D en el volumen de suministro Fusibles Fig 3 3 Utilisation 3 1 Montage de la lampe de Balmer voir fig 3 Important Lors du montage de la lampe l alimentation ne doit pas tre branch e sur le r seau 1 2 6 7 Fixer le support de la lampe dans la noix O de l alimentation HT l aide de la tige Desserrer le collier de la douille sup rieure le tirer vers le bas et le poser sur la bo te de distribution Enlever par le haut la douille sup rieure 8 On voit alors le c ble d amen e de la HT et la doui
12. facilita la determinaci n de longitudes de onda con lo que se puede confirmar experimen talmente la f rmula de Balmer 1 1 R G gt i n 3 4 5 6 A 3 29 105 gt Frecuencia de Rydberg Si se dispone de un espectr metro de alta resoluci n resoluci n aprox 0 1 nm con ayuda de la l mpara de Balmer deuterizada 451 41 pueden mostrarse los dobletes de l neas de una mezcla de deuterio con hidr geno Literatura Experimentos para Escuelas T cnicas y Universidades Tomo 1 599 956 1 Instrucciones de seguridad D brancher la prise secteur avant toute intervention aupr s du dispositif de Balmer notamment la mise en place et au retrait de la lampe de Balmer Changer de fusible ainsi que sp cifi au paragraphe 4 alors que la prise secteur est d branch e Ne pas toucher la lampe de Balmer tant qu elle est A Desconectar el enchufe de la red cuando se manipu la el montaje de Balmer sobre todo al montar y des montar la l mpara de Balmer Cambiar el fusible seg n se indica en la secci n 4 con el enchufe de la red desconectado No tocar la l mpara de Balmer cuando est caliente A 2 Description caract ristiques techniques 2 1 Lampe de Balmer 451 13 La lampe de Balmer est un tube d charge fonctionnant sous tension alternative et contenant de la vapeur d eau Le tube scell est aliment en vapeur d eau par une r serve d eau reli e un fond hydroscopique La d ch
13. lle ressort de contact Introduire le socie en aluminium de la lampe de Balmer dans la douille inf rieure bien fix e le guider pour l en foncer tout fait S assurer que la tige m tallique de la lampe soit bien log e dans la douille ressort de contact Relier le c ble conducteur sortant du tube O la tige m tal lique sup rieure de la lampe par le biais de la douille ressort de contact Pousser la douille sup rieure vers le bas jusqu recouv rement partiel de la rainure du tube O Fixer la douille sup rieure 8 au tube O en serrant le collier 3 2 Mise en service de la lampe de Balmer AS 2 3 3 3 1 R gler le bouton s lecteur de l alimentation HT sur la tension secteur choisie Brancher l appareil Positionner l interrupteur de l alimentation HT sur marche Une lampe t moin rouge situ e au dessus de l interrupteur s allume lorsque l appareil fonctionne La lampe de Balmer s allume aussit t Instructions de service Une certaine temp rature de fonctionnement env 55 C mesur e au socle d aluminium est n cessaire pour que la lampe de Balmer br le de fa on stable Lorsque la temp ra ture de fonctionnement est trop basse imm diatement apr s la mise en service il peut se produire des d charges en dehors du capillaire ce qui fait vaciller la lumi re Les conditions n cessaires une bonne d charge sont att eintes au bout de 10 15 minutes de fonctionnemen
14. rcuit d eau l int rieur du tube C est ce circuit qui explique le d p t d oxydes m talliques rou ge brun d p t dont la pr sence dans le tube capillaire ne s a v re toutefois pas g nante Una sustancia oxidante junto a los catalizadores apropiados se encarga de que el hidr geno formado durante la operaci n de la l mpara sea oxidado a agua De esta manera se obtiene el reciclaje del agua en el interior del tubo Este reciclaje trae consigo una sedimentaci n de xidos met licos de color pardo rojizo la cual no produce alguna perturbaci n indeseable en la parte capilar del tubo Longueur d onde des raies spectrates que l on peut observer avec la lampe de Balmer EEE 2 2 Lampe de Balmer au deut rium 451 41 Dans le cas de la lampe de Balmer au deut rium la r serve d eau comprend env 10 d eau deut ris e Les spectres de Balmer de l hydrog ne et du deut rium diff rent l g rement l un de l autre quant la position de chacune des raies n raie longueur d onde A n L nea Longitud de onda A s 3 Ha 656 28 nm rouge 3 Ha 656 28 nm rajo 4 Hg 486 13 nm turquoise 4 Hg 486 13 nm turqu 5 Hy 434 05 nm bleu 5 Hy 434 05 nm azul 6 H 410 17 nm viotet 6 HS 410 17 nm violeta Tableau 1 Tabla 1 Longitud de onda de las l neas que pueden ser observadas con la l m para de Balmer Fig 1 Raies
15. s y disposici n de los espec tros Estas fueron fotografiadas con un espectr metro de alta resoluci n Heath Scanning Monochromator Modell EU 700 con RCA Fotomultiplier 931 A 2 3 Alimentation pour la lampe de Balmer 451 14 Cet appareil se compose d une unit d alimentation fonc tionnant sur secteur alternatif et de la douille pour ta lampe de Balmer raccord e par des c bles isolant contre la haute tension et prot g s contre tout contact fortuit La haute tension alternative n cessaire au fonctionnement de la lampe de Balmer est pro duite par un transformateur champ de dispersion situ dans l alimentation HT Le c ble haute tension conduit au dos du bo tier se termine une bo te de distribution voir fig 3 Les tubes O fix s la bo te de distribution ont deux fonctions assurer 1 fixation de la lampe de Balmer 2 passage des connexions haute tension Les douilles en plastique de la lampe se trouvent aux extr mi t s des tubes La douille inf rieure est solidaire du tube la douille sup rieure peut tre d mont e en desserrant le collier D Gr ce la tige la lampe ainsi mont e peut tre fix e soit l alimentation HT portative noix avec vis molet e 0 soit sur le cavalier d un banc d optique soit encore sur du mat riel support Au dos du bo tier il y a le commutateur marche arr t avec voy ant indicateur de l tat de service ainsi que le s lecteur d
16. t Si temp rature ambiante lev e la temp rature de fon tionnement est trop lev e sup rieure env 70 C mesu r e au socle d aluminium il est possible que la lampe s t eigne apr s un fonctionnement prolong Dans ce cas la lampe peut tre r utilis e normalement d s qu elle a refroi di Si la suite d un fonctionnement prolong la lampe de Balmer chaude s teint et qu une remise en service imm diate ne la fait pas s allumer il faut attendre qu elle se soit refroidie avant de la remettre en marche La lampe ne doit fonctionner qu en position verticale avec le socle d aluminium en bas Toute autre position aboutit au bout de quelques minutes un vacillement de la lumi re ou m me son extinction Lors de la toute premi re mise en service on remarque en plus du spectre de raies intenses de Balmer un fond analo gue un spectre de bandes Ce dernier dispara t au bout d environ une heure de fonctionnement Les raies de l oxyg ne restent pr sentes dans le domaine spectral du rouge et celui du vert mais elles sont de tr s faible intensit compa r es aux raies de Balmer cf fig 1 Avec une lampe de Balmer chaude il se peut que l on observe la raie jaune du sodium dans la partie m diane du capillaire Dans ce cas il est conseill d observer des zones du capillaire proches des extr mit s en haut ou bien en bas pour ne plus tre g n par cette raie jaune 3 Servicio
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