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鈉原子光谱的拍摄与分析
钠原子光谱的拍摄与分析
物理系 宫明
试验目的：
通过对钠原子光谱的观察、拍摄和分析，加深对碱金属原子中外层电子与原子实相互作用以及自旋与轨道运动的相互作用的了解。
实验器材：
钠光灯、光栅摄谱仪、光电倍增管、A/D接口、计算机和相应软件系统。
实验原理：
钠原子光谱的线系：
碱金属原子只有一个价电子，所以和氢原子类似，但是由于价电子在原子实中贯穿的程度和引起原子实极化的程度与价电子的量子态有关，所以电子的能量与量子数n,l都有关。
钠原子光谱有四个线系：
主线系：3S—nP，有自吸收线，仅共振线在可见区
漫线系：3P—nD，谱线展宽明显
锐线系：3P—nS，谱线比较清晰
基线系：3D—nF，全部在红外区
钠原子光谱的双重结构：
由于电子自旋和轨道运动的相互作用使能级分裂，钠原子光谱显示出双重结构。主线系光谱线双重结构的两个成分中短波成分与长波成分的强度比为2:1，而锐线系和漫线系则相反。
实验步骤：
打开光源、光电倍增管、计算机电源，进入软件界面，定标光电管位置。
调整光源位置和单色仪的两个狭缝宽度，初步测量300nm—620nm间的谱线分布和相对强度。
调整光源位置，分别测量记录不同强度的各个谱线，依据共振线定标。
记录各个谱线的位置、强度、特点等数据。
退出软件系统，关闭所有仪器。
数据处理：
原始测量数据：
（范围：300nm—620nm 负高压：6 增益：6 采集次数：10）
谱线位置 /nm 相对强度 半值全宽 /nm 重要特点 测量备注 谱线证认 理论位置 /nm 330.72 127.2 0.19 仅看到单峰 Na I 3s--4p 330.24 330.30 404.67 37.9 K I 4s—5p 404.41 404.97 15.6 404.72 416.25 61.3 背景光 Ar I(?) 4s—5p 415.86 416.85 10.5 背景光 416.42 418.57 11.7 背景光 418.19 419.41 24.4 背景光 419.10 420.09 22.5 背景光 419.83 420.31 56.9 背景光 420.07 425.52 7.8 背景光 425.12 426.34 21.7 背景光 425.94 427.00 15.9 背景光 426.63 427.53 24.9 背景光 427.22 430.30 19.5 背景光 430.01 433.79 19.5 背景光 433.53 434.87 10.0 背景光 434.52 439.34 7.8 Na I 3p—8d 439.00 439.70 11.7 439.33 449.84 19.5 Na I(?) 3p—7d 449.42 450.13 35.2 449.77 466.83 84.0 0.15 Na I 3p—6d 466.48 467.19 162.9 0.15 466.86 475.09 26.4 Na I 3p—7s 474.79 475.47 46.4 475.18 498.20 306.2 0.15 相对光强 Na I 3p—5d 497.85 498.61 594.9 0.15 498.28 515.17 158.5 0.14 Na I 3p—6s 514.88 515.60 313.3 0.14 515.34 568.47 402.0 0.13 相对光强 Na I 3p—4d 568.26 569.05 747.7 0.13 568.82 589.00 994.4 0.08 吸收线 相对光强 发射峰位置： 588.92 589.51 Na I 3s—3p 589.00 589.60 965.3 0.08 吸收线 589.59 615.39 343.8 0.11 相对光强 Na I 3p—5s 615.42 616.13 672.8 0.13 616.07
定标误差曲线： （用处见后面问题思考）
对证认了的Na的谱线的计算：
线系 波长（测量值平均） /nm Δl Anl n Δl 跃迁 Anl 主线系 589.30 -- 41566 3 1.38 3s—3p 24597 330.72 0.8878 3s--4p 11329 漫线系 568.76 -- 24472 3 0.882 3p—4d 6340.9 498.40 0.007702 3p—5d 3858.8
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