氢原子光谱研究.ppt

氢原子光谱的研究 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  氢原子光谱的研究 实验目的 学习识谱和一种测量谱线波长的方法。 2、通过测量氢光谱可见谱线的波长,验证巴耳未公 式的正确性,从而对玻尔理论的实验基础有具体 解,力求准确测定氢的里德伯常数,对近代测量所 达到的精度有一初步了解。 南京工程学院物理实验中心  实验原理 在可见光区中氢的谱线可以有巴耳末的经验 公式(1885年)来表示,即: = 式中n为整数3,4,5 常称这些氢谱线 为巴耳末线系。为了更清楚地表明谱线分布 的规律,将上式改写为 R 4 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  ⑥ 式中R称为氢的里德伯常数。上式右侧的整数2 换成1,3,4---,可得氢的其他线系。以这些 经验公式为基础,玻尔建立了氢原子理论(玻尔 模型),并从而解释了气体放电时的发光过程。 根据玻尔理论,每条谱线对应于原子从一个能级 跃迁到另一个能级所发射的光子。按照这个模型 得到的巴耳末线系的理论公式为 2n me h cl 1+ NanJing Institute of Technology, NanJing, China  ⑥ 式中εo为真空中介电常数,h为谱朗克常数,c为 光速,e为电子电荷,m为电子质量,M为氢核的 质量。这样,不仅给予巴耳末的经验公式以物理 解释,而且把里德伯常数和许多基本物理常数联 系起来了,即 Rn=尺11+m 其中为将核的质量视为∞(即假定核固定不动) 时的里德伯常数 1 2 me hc 公认值R=973713:0010978360099 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  实验仪器 PsP05型cCD微机棱镜摄谱仪、氢灯及电源 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  ⑥ 光源(自配) 准直系统 棱镜暗盒 成像调焦机构 CCD光强分布测量仪 成像系统 棱镜台旋转调节机构 反光镜旋转调节于轮 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  实验内容 测出氢光谱在可见光区域的几条较亮谱线 的波长,并求出氢的里德伯常数。 测出已知波长为λ1的各氦灯谱线的位置 y1拟合出y=(入)函数,并在同一条件下测出未 知波长值的氢谱线的位置Y代入函数y=f(入 求出其波长值。 主要步骤如下 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  ⑥ 1、仪器安装调节步骤参照附录实验操作步骤 2、选择氦灯作为定标光源; 3、保持光路系统不变,分别测量出3条氢谱谱线的 位置 4、用微机处理测量数据求出氢谱线的波长。可见光 范围内氢谱线相应于式中n=3,4和5的波长约为 656nm,486nm和434nm。计算所得的氢线波长 值相对应的空气折射率为N=1.000285,因为已知 氦氖谱线的波长也是在N为1.000285±0000005 范围内时的值。 5、由氢谱线波长找出合适的n值,分别利用公式求 出德伯常数式,式中的波长应为真空中的波长 NanJing Institute of Technology, NanJing, China  数据处理 真空中的波长 NA,N=1.000285±0.000005 对氢红线:n=3 与公认值比较相对误差R=-=R1×100% 7 对氢绿线:n=4 与公认值比较相对误差 R H理 对氢蓝线:n=5, 22n2 与公认值相对误差 RHEE-Ru 100% NanJing Institute of Technology, NanJing, China