氢 氘 光 谱.docx

氢氘光谱光谱线系的规律与原子结构有内在的联系,因此,原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。188 5年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果,发现了氢光谱的规律,提出了著名的巴尔末公式,氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础,对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。19 32年尤里()根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律,对重氢赖曼线系进行摄谱分析,发现氢的同位素——氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一,成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。 WGD -8A 型光栅光谱仪用于近代物理实验中的氢(氘)原子光谱实验,一改以往在大型摄谱仪上用感光胶片记录的方法,而使光谱既可在微机屏幕上显示,又可打印成谱图保存,实验结果准确明了。[实验目的]。 (氘)原子光谱巴尔末线系的波长,求氢(氘)的里德伯常数。[实验原理]氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在 10 2Pa左右),可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式( ) 式中为氢原子谱线在真空中的波长。= nm是一经验常数。n取3 , 4,5等整数。若用波数表示,则上式变为( ) 式中称为氢的里德伯常数。根据玻尔理论,对氢和类氢原子的里德伯常数的计算,得( ) 式中M为原子核质量,m为电子质量,e为电子电荷,c为光速,h为普朗克常数, ε 0为真空介电常数,z为原子序数。当M →∞时,由上式可得出相当于原子核不动时的里德伯常数(普适的里德伯常数)( ) 所以( ) 对于氢,有( ) 这里是氢原子核的质量。图1 氢原子能级由此可知,通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长,借助( )式可求得氢的里德伯常数。里德伯常数是重要的基本物理常数之一,对它的精密测量在科学上有重要意义,目前它的推荐值为= (83)m -1 表4-1 为氢的巴尔末线系的波长表。表4-1 氢的巴尔末线系波长谱线符号波长( nm) 值得注意的是,计算和时,应该用氢谱线在真空中的波长,而实验是在空气中进行的,所以应将空气中的波长转换成真空中的波长。即λ真空=λ空气+Δλ,氢巴尔末线系前6条谱线的修正值如表 4-2 所示。表4-2 波长修正值氢谱线 HαHβHγHδHεHζ△λ(nm) 实验仪器 WGD -8A 型组合式多功能光栅光谱仪,包含氢、氘、***放电管的多组放电灯。WGD -8A 型组合式多功能光栅光谱仪,由光栅单色仪、接收单元、扫描系统、电子放大器、A/D采集单元、计算机组成,如图 4所示。入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝,宽度范围0~ mm 连续可调,光源发出的光束进入入射狭缝S1 ,S1位于反射式准光镜M2的焦面上,通过S1入射的光束经M2反射成平