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氢氘灯光谱实验报告

【实验目的】

1.了解平面光栅单色仪的结构与使用方法。

2.验证氢同位素的存在。用光栅光谱仪测量氢、氘原子光谱巴耳末线系的前四

o

41006500A

对谱线波长（〜左右），计算氢氘里德伯常数。

/

3.通过实验，计算氢和氘的原子核质量比MM,计算质子与电子的质量比

DH

【实验原理】

1.氢、氘原子光谱

氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管（氢灯）中的稀薄氢

2

气（压力在10Pa左右），可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔未根据实验结果

给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式

364.57nmn3,4,5

式中〔:为氢原子谱线在真空中的波长，■.=是一经验常数；取

等整数。

若用波数.表示，则变为

式中1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

=订如矩〉

Mmech

式中为原子核质量，为电子质量，为电子电荷，为光速，为普朗克常数，「为

Z

真空介电常数，为原子序数。

当—丁时，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）

所以

n=尺工

s(l+m/AT)

对于氢，有

—

这里是氢原子核的质量。

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，可求得氢的里德伯常

数。

里德伯常数「：: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

=568549(83)

氢的巴尔末线系波长

谱线符号波长(nm)

658.280

486.133

%

434.047

410.174

397.007

388.906

383.540

Ht]

379.791

H