氢与氘实验报告.doc

佛山科学技术学院 实 验 报 告 课程名称 实验项目 专业班级 姓名 学 号 指导教师 成绩 日 期 年 月 日 一、实验目的 本实验通过氢氘光谱的拍摄、里德伯常量和氘质量比的测定，加深对氢光谱规律，并理解精确测量的重要意义。 二、实验仪器 光栅摄谱仪或棱镜摄谱仪，氢氘光谱灯，电弧发生器，光谱投影仪，阿贝比长仪 三、实验原理 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： （1） 式中为氢光谱线的波长，n取3、4、5等整数。 若用波数表示，则上式变为 　　　　　 （2） 式中ＲH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 　　　　　 （3） 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，ε0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) （4） ? 实验报告内容：一.实验目的 二.实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号） 三.实验原理（原理文字叙述和公式、原理图） 四.实验步骤 五、实验数据和数据处理 六.实验结果 七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等） 八.思考题 对于氢，有 　　　　 （5） 这里ＭH是氢原子核的质量。 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（5）式可求得氢的里德伯常数。 里德伯常数Ｒ∞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R∞568549(83)/m。 实验内容与步骤 1、拍摄汞灯的光谱 按实验要求，拟好摄谱程序表格，调好光路后，按程序用哈特曼光栏的相应方孔，拍下汞灯的光谱 2、观察和测量氢光谱的波长 在光谱投影仪上观察谱片的光谱，区分、熟悉氢光谱。基于在不大的波长范围内可以认为线色散是个常数，在阿贝比长仪测出有关已知波长氢谱线的相对距离后，用线性内插法就可计算出氢谱线的波长 五、实验数据和数据处理 先测定汞光源的谱线，在“读取数据”项下对曲线进行寻峰，读出波长，和定标光源的已知谱线(附后)波长相比较，对波长进行修正。 汞灯的光谱学 将光源换成氢灯，测量氢光谱的谱线，氢原子的巴尔末线系谱线波长 原 子 谱 线 标准值 （nm） 选择参数 测量结果 （nm） 工作方式 工作范围 工作状态 采集 次数 模式 间隔 (nm) 波长 （nm） 最大值 最小值 负高压 增益 氢 656.2 能量 0.5 655-657 1000 0 400 3 50 656.0 氢 486.13 能量 0.5 485-487 1000 0 400 3 50 486.50 氢 434.047 能量 0.5 432-435 1000 0 400V 3 50 434.50 氢 410.174 能量 0.5 408-412 1000 0 400V 3 50 410.50 氢原子的巴耳末线系谱线波长氢的光谱线 氢原子的光谱线 根据测量得到的氢原子和氘原子的巴耳末线系谱线的波长，用作图法线性拟合方法求出氢原子里德伯常数。 根据，()及 令： m 3 4 5 6 x 0.139 0.1875 0.21 0.2222 15232.3 20555 23014.96 24360.5 图形如下： 在图像上面取两点（0.16,17500），（0.2,22000） 得出斜率， 计算普适里德伯常数 QUOTE ： 其中所以 所以相对误差为： 六、实验结果 通过作图法，求出氢原子里德伯常数：