氢原子光谱1.ppt

氢原子光谱 引言 　　 每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研和生产中。 　　 氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子结构，很自然氢原子首先被关注。 　　 １８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２５—１８９８）根据埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ，Ａ．Ｊ．１８１４—１８７４）对光谱线的精确测量，提出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。１９１３年，玻尔（Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５—１９６２）引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光谱线系规律的理论解释。　　 一.实验目的 二.实验原理 三.实验仪器 四.实验内容与步骤 五.数据记录与处理 一、实验目的 1、学习光谱分析的方法； 2、测量氢原子特征谱线波长，并验算里德伯常量。 二、实验原理 　　原子受激发后，核外电子由低能级被激发到较高能级上。处于激发态的原子是不稳定的，在电子从比较高的能级跃迁到低能级的过程中，原子释放能量发光，每条谱线对应于从一能级跃迁到另一个能级发射的光子。氢原子的光谱线在可见光区有３条，分别红线、蓝绿线、青线。 氢光谱巴耳末线系分布规律的经验公式为 式中：ν为波数（波长的倒数）；　是一个实验常数，称为里德伯常量；　　　　　　　 ，每一个数代表一条谱线。 　　　本实验通过棱镜的色散观察氢原子的巴耳末线系中的红青蓝三条谱线．借助于分光计，和三棱镜通过测量氢原子特征谱线波长，来验算里德伯常量． 　　　利用高电压激发的汞灯来获得汞的原子光谱，(汞的原子光谱线波长是知道的)。利用高电压激发的氢灯来获得氢的原子光谱，用分光计测量光谱线的偏向角。 　　　一束平行光经过棱镜之后会发生偏折。偏折后的方向和原来入射方向所夹的角叫偏向角如图。对于一定的棱镜来说，如果保持光线的入射角i不变，则偏向角与入射光线的波长有确定的对应关系。因此，在保持入射角i不变的前提下，用含有各种已知波长的光线入射，用分光计分别测出各波长相应的偏向角θ，再以θ为横坐标，波长λ为纵坐标，就可画出一条曲线，即为定标曲线，如图所示。 　若此时仍保持入射角i不变，用未知波长的光线入射，测出相应的偏向角θ′，便可从定标曲线上找出它所对应的波长来。本实验用汞原子光谱作出定标曲线，再测出氢原子三条可观察到的光谱线的偏向角，在定标曲线上求出它们所对应的波长，验算里德伯常数。 为了保证入射角i不变，可以采用如下方法：在测定定标曲线时，使汞的青谱线的入射角等于出射角，也就是使青谱线的偏向角刚好等于最小偏向角。 三．实验仪器 四．实验内容与步骤 1、 调节分光计。 2、 利用高压汞灯的谱线(其波长作为已知)，画偏向角θ和 波长λ关系曲线——定标曲线。 3、 测量氢谱线三条特征谱线的偏向角θ，根据定标曲线计算波长． 4、 验算里德伯常量(R∞标=1.097×107m-1)。 五．数据记录与处理 １．高压汞灯 入射线= ２、氢灯 * *