‫ספקטרוסקופיה אופטית‬ ‫ספרות‬ ‫‪1. Hertzberg: Atomic Spectra and Atomic Structure, ch. 1,2.‬‬ ‫‪2. Yariv A. Optical Electronics, Fourth Ed., ch 5‬‬ ‫‪3. Condon and Shortley: Theory of Atomic Spectra, p. 141-147.‬‬ ‫‪4. Brown, Earle B. Modern Optics, ch 8.‬‬ ‫‪5. Striganov and Svenetitskii: Tables of Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms.‬‬ ‫‪6. Bashkin S., Stoner J., Jr. Atomic energy levels and Grotrian diagrams‬‬ ‫‪7. Wiese W.L, Smith M.W., Glennon B.M. Atomic Transition probabilities H through‬‬ ‫‪Ne‬‬ ‫‪8. Wiese W.L, Smith M.W., Miles B.M. Atomic Transition probabilities Na through‬‬ ‫‪Ca‬‬ ‫‪9. Moore C.E Atomic energy levels‬‬ ‫‪10. M. J. Seaton. Quantum defect theory. Rep. Progr. Phys., 46:167-, 1983‬‬ ‫)!‪(An article‬‬ ‫מטרות הניסוי‬ ‫א‪ .‬התנסות במכשיר מדידה מודרני בתחום הספקטרוסקופיה‪.‬‬ ‫ב‪ .‬הבנת שימושים אחדים של ספקטרוסקופיה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬הדגמת תופעה של תורת הקוונטים על ידי מדידה במעבדה‪.‬‬ ‫הכנה מוקדמת‬ ‫א‪ .‬לימוד יסודות תורת הקוונטים ברמה בסיסית‪ ,‬במיוחד נושאים כ‪" -‬אטום מימן"‪ ,‬אטומים דמויי מימן‪ ,‬אטום‬ ‫ההליום‪ ,‬אטומים של מתכות אלקליות‪ ,‬דפקט קוונטי‪ ,‬מבנה רמות כולל סינגלטים‪ ,‬דובלטים‪ ,‬טריפלטים וכו' ‪,‬‬ ‫כללי בררה‪ ,‬וסימונים ספקטרוסקופיים‪ .‬יש להבין את מנגנוני הרחבת קווים ספקטרליים ותהליכים שקובעים‬ ‫את חוזקם של הקווים‪.‬‬ ‫ב‪ .‬לימוד הציוד בשימוש המעבדה לניסוי זה‪ .‬במיוחד יש להתמקד בספקטרומטר )להלן "מונוכרומטור"(‪,‬‬ ‫במכפילאור ובמגבר )גלוונומטר(‪ .‬יש להבין את האופטיקה שבשימוש בניסוי‪ ,‬כולל ההשפעה של תת‪-‬רכיבים‬ ‫בציוד‪ ,‬של התנאים הפיסיקליים בתוך המנורות הספקטרליות‪ ,‬ושל הפרעות חיצוניות למהלך הניסוי‪.‬‬ ‫ג‪ .‬מקורות ללימוד הם‪:‬‬ ‫‪ Hertzberg‬ו ‪ , Condon and Shortley‬להבהרת הנושא התיאורטי‪ .‬כעקרון‪ ,‬מספיק לקרוא את שני הפרקים הראשונים‬ ‫של ‪ Herzberg‬אך המלצתנו היא לפחות "לדפדף" בשאר פרקי הספר‪ ,‬כי גם שם יש דברים רלוונטיים לניסוי‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫ספר של ‪ , Brown‬כדי להבהיר נושאים קשורים למונוכרומטור‪.‬‬ ‫הפרק בספר המעבדה הדן בהתנהגות מכפילאור‪.‬‬ ‫תיאור הניסוי‬ ‫התחלת הניסוי היא כמו בשאר ניסויי מעבדה ג' ‪ ,‬בחינה ע"י המדריך האחראי‪ .‬בבחינה זו תידרשו להפגין ידע‬ ‫במערכת המדידה‪ .‬אם תעמדו בהצלחה בבחינה זו‪ ,‬ירשה המדריך את ביצוע הניסוי‪ .‬שימו לב‪ ,‬הציון שתקבלו עם‬ ‫ביצוע הניסוי מורכב גם מהציון של הבחינה)שליש מציון הסופי(‪.‬‬ ‫השלב הראשון של הניסוי הוא הבנה מעמיקה יותר של מערכת המדידה‪ .‬המונוכרומטור הנו קופסה שחורה במובן‬ ‫שלא ניתן לכם לגעת בקרביו‪ .‬למרות זאת‪ ,‬קריאה מעמיקה של הספרות בנושא אופטיקה יסייעו לכם להבין את אופן‬ ‫פעולתו ותפקיד החלקים השונים בו‪ .‬אחת הבעיות הראשונות עמה עליכם יהיה להתמודד היא כיול אורכי הגל‬ ‫המתקבלים מהספקטרומטר‪ .‬אמנם‪ ,‬לכאורה יש "שעון" חיצוני המראה את אורך הגל היוצא מהמכשיר בכל מצב‪,‬‬ ‫אך לא מומלץ להניח כי זהו אמנם אורך הגל הנכון‪ .‬הסיבות לכך הן שגיאות אפשריות בבניית המכשיר‪ ,‬יציאה‬ ‫מכיול היצרן במשך השנים‪ ,‬שחיקה של חלקים מכניים‪ ,‬עוד‪.‬‬ ‫כדי לכייל את אורך הגל‪ ,‬יעמדו לרשותכם שלשה עזרים‪ :‬לייזר של הליום‪-‬ניאון הפולט אור מונוכרומטי בעל אורך‬ ‫גל של ‪ 632.8 nm‬מנורת נתרן גדולה ומנורת מימן )בלמר(‪.‬‬ ‫מערכת הניסוי הבסיסית מוצגת בצורה סכמתית באיור מס' ‪.1‬‬ ‫מחשב‬ ‫מכפילאור ספקטרומטר‬ ‫צמצם‬ ‫מד‪-‬זרם‬ ‫מנורה‬ ‫שני סדק סדק‬ ‫תריסים יציאה כניסה‬ ‫איור ‪1‬‬ ‫כתיבת הדו"ח‬ ‫הכתיבה היא סיכום כל עבודה מדעית ויש לתת לזה את הדעת כבר בשלב תחילת הניסוי וביצוע המדידות‪ .‬למשל‪,‬‬ ‫יש לנהל יומן ניסוי )‪ (logbook‬מסודר ומפורט ככל האפשר‪ ,‬ולא כתוב על דפים בודדים אלא במחברת המעבדה‪ .‬יש‬ ‫לתעד היטב את הרישומים השונים‪ .‬לאופן ביצוע הניסוי ולניהול יומן הניסוי מסודר יש חלק בציון שהתקבלו על‬ ‫ביצוע הניסוי‪.‬‬ ‫יש להגיש דו"ח מודפס שצורתו כשל מאמר מדעי‪ .‬במילים אחרות‪ ,‬הדו"ח יתחיל בתקציר שמסכם את העבודה ואת‬ ‫תוצאותיה בשלשה‪-‬ארבעה משפטים‪ .‬אחר כך יש לכתוב הקדמה שתסכם את הרקע התיאורטי בשניים‪-‬שלושה‬ ‫עמודים‪ .‬תיאור מערכת המדידה‪ ,‬בנפח של כעמוד‪ ,‬יהווה מבוא לפרק "תיאור המדידות"‪ .‬בחלק זה יש להקפיד‬ ‫להביא את כל המדידות עם שגיאות המדידה והסבר איך התקבלו שגיאות אלה‪ .‬בפרט‪ ,‬יש להביא טבלאות של קווים‬ ‫ספקטרליים שנמדדו בכל הספקטרה )צורת הרבים הנכונה של "ספקטרום"( עם אורך גל נמדד‪ ,‬זיהוי החומר ומעבר‬ ‫האנרגיה‪ ,‬כולל סימון ספקטרוסקופי של רמה עליונה ורמה תחתונה‪ ,‬ואורך גל מהספרות‪ .‬יש לכלול את כל הקווים‬ ‫שבספקטרום‪ ,‬גם אלה שלא נמצא להם זיהוי‪ .‬יש להרבות בגרפים ואיורים כי "איור אחד שווה אלף מילים"‪ .‬החלק‬ ‫‪3‬‬ ‫של תיאור התוצאות יהיה בנפח מרבי של ‪ 10‬עמודים‪ .‬הדו"ח יסתיים בסיכום ודיון קצר בתוצאות‪ ,‬מסקנות‬ ‫וביבליוגרפיה‪ .‬אחריו יבוא נספח שיכלול את כל הרישומים שהתקבלו בניסוי‪.‬‬ ‫מערכת המדידה מורכבת מספקטרומטר ‪ Spectramate 1680B‬הנשלט ע"י המחשב‪ .‬כדי לבצע סריקה יש לקרוא‬ ‫בחלון שבצד ימין של הספקטרומטר את מיקומו ההתחלתי ולהזין את נתוני הסריקה למחשב‬