北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数.pdf

北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数 基础物理实验研究性报告 题目：氢原子光谱与里德伯常数的测定 第一作者： 第二作者： 北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数 摘要： 本实验结合了分光仪和分光元件光栅进行氢原子光谱的观察和测量，并且 出氢原子的巴耳末系的波长，并通过加权平均的方法确定里德伯常数，两位作者 之间还对误差和实验过程进行了讨论。 关键词： 氢原子光谱、分光仪、里德伯常数、光栅 北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数 目录 目录 摘要：2 关键词：2 目录3 实验原理4 1．光栅及其衍射4 2.光栅的色散本领与色分辨本领 5 （1）色散率5 （2 ）色分辨本领5 3.氢原子光谱6 仪器介绍7 分光仪7 投射光栅7 钠灯及电源7 氢灯及电源8 实验内容8 调节分光仪8 调节光栅8 测光栅常数8 测氢原子里德伯常数8 数据处理及原始数据列表9 测光栅常数9 测最佳值9 北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数 紫光10 蓝光10 红光11 加权取：11 角色散率和分辨本领11 实验误差的分析与讨论12 偏心误差12 由光线宽度造成的误差12 测量里德伯常数的意义12 调节目镜水平的小技巧12 感想与体会13 参考文献13 北航基础物理实验研究性报告 氢原子光谱和里德伯常数 实验原理 1．光栅及其衍射 波绕过障碍物而传播的现象称为衍射。衍射是波动的一个基本特征，在声学、 光学和围观世界都有重要的基础研究和应用价值。具有周期性的空间结构 （或性 能）的衍射屏称为“栅”。当波源与接收器距离衍射屏都是无限远时所产生的衍 射称为夫琅禾费衍射。 光栅是使用最广泛的一种衍射屏。在玻璃上刻画一组等宽度、等间隔的平行 狭缝就形成了一个投射光栅；在铝膜上刻画出一组端面为锯齿形的刻槽可以形成 一个反射光栅；而晶格原子的周期排列则形成了天然的三维光栅（如图 5.13.1 ）。 本实验采用的是通过明胶复制的方法做成的透射光栅。它可以看成是平面衍 射屏上开有宽度为 a 的平行狭缝，缝间的不透光部分的宽度为 b，d = a + b称为 光栅常数（如图 5.13.2 ）。有关光栅夫琅禾费衍射的理论已在《大学物理》的学 习中进行过讨论，其主要结论是： ① 光栅衍射可以看做是单缝衍射和多缝干涉的综合。当平面单色光正入射 sin sin 到光栅上时，其衍射光振幅的角分布∝单缝衍射因子 和缝间干涉因子 的 sin 乘积，即沿 方向的衍射光强 θ sin 2 sin 2 I(θ)