氢原子光谱实验

1、2009-8-3012009-8-302hhhhh2009-8-303,5,4,3,nm256.364222nnn422nnb,5,4,3nb=364.56 b=364.56 为为一经验常数.2009-8-304221211nrh4.里兹并合原理：里德伯.里兹发现碱金属光谱有类似的规律.)()(1122ntmtnmrht称为光谱项，其中m=1，2，3，对于每一个m，n=m+1，m+2，构成一个谱线系。1581.109677cmrh2009-8-305 2220421142n)mm(h)(meen 其中h为普朗克常数，e、m、m、n分别为电子电荷，电子质量，氢原子核质量，主量子数。当n一定时，原

2、子具有一定的能态，处于一定的能级。当电子从一个能态跃迁到另一个能态时，如由主量子数为n2的en2能态跃迁到主量子数为n1的en1能态时伴随着发射和吸收一个能量子为en2- en1的光量子,用波数表示:2009-8-306)11()11()1 ()4(2222122213204212nnrnnmmchmeheehnn)mm(ch)(merh142320422009-8-3073204242ch)(mermmrrh1)mm(ch)(merh142320422009-8-308n对不同元素或同一元素的不同同位素，m 的值不等，故r 亦不同。如果氢原子同位素存在，则它的巴尔末系各条谱线的波数与 氢的巴

3、尔末系的相应谱线的波数应是有区别的。反映在谱线上，就应该是核质量大的谱线向波数增大的方向发生位移，称为同位素效应。但是又从式可以看出，由于两者质量相差不大 ，所以对光谱线的影响很小，两者的相应谱线的波数相差不大，因此光谱上将形成的将是很难分开的双线或多重线。 n 1932年尤莱（h. c. urey）、布里克威得（f. g. brickwedde）发现氢的巴尔末系各条谱线都是双线，这是氢有两种同位素存在的重要实验证据，若能算出两者的核质量比，则可判定这两种同位素就是氢和氘 。2009-8-309 通过对通过对 h h 和和 d d 的巴尔末系各条谱线所测得的波数值及与之相应的的巴尔末系各条谱线

4、所测得的波数值及与之相应的h h的质量的质量 m mh h 和和d d的质量的质量m md d一起代入上式后可以求出各自的里德伯常数。一起代入上式后可以求出各自的里德伯常数。22121nrdd22121nrhh2009-8-30101hhrrmm1ddrrmmdhhdmmmmrr1111/?(/)ddhhhdhmrrmmrrm)(hdhdhhhdmmmmmm1527.1836/1hmm式中 是已知值。 注意，式中各 是指真空中的波长。 2009-8-30112009-8-3012光谱仪光源光源电源光电倍增管usb控制器光栅光光谱仪谱仪2009-8-3013光谱仪的入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝，

5、宽度范围02mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝s1，s1位于反射式准光镜 m2 的焦面上，通过 s1 射入的光束经m2反射成平行光束投向平面光栅g上，衍射后的平行光束经反射镜 m3 成像在 s2 上或 s3 上，之后送入计算机进行分析。2009-8-3014da光谱仪中长使用反射式闪耀光栅光谱仪中长使用反射式闪耀光栅玻璃板、镀铝、刻槽玻璃板、镀铝、刻槽入射角入射角- 反射角反射角- (sinsin)dk光栅方程光栅方程2009-8-30152009-8-30162009-8-3017标题栏菜单栏工具栏存储器选择 及波长显示区工作区2009-8-30182、参数设置。 工作方式。模式：所采

6、集的数据格式，有能量、透过率、吸光度、基线。测光谱时选择能量。间隔：两个数据点间的最小波长间隔，根据需要在0.011.00nm之间选择。 工作范围。在起始、终止波长（200660nm）和最大、最小值4个编辑框中输入相应的值，已确定扫描时的范围。 负高压：设置提供给倍增管的负高压大小，设18共8档。增益：设置放大器的放大率。设18档。 采集次数。在每个数据点，采集数据区平均的次数。拖动滑块，可在11000次之间改变。 在参数设置区中，选择“数据”项，在“寄存器”下拉列表框中选择某一 寄存器，在数据框中显示该寄存器的数据。参数设置区中，“系统”、“高级”两个选项，一般不用改动。2009-8-301

7、93、波长定标（1） 取下氘灯，把汞灯置于狭缝1前，使光均匀照亮狭缝。（2） 用鼠标点击新建，再点击单程进行扫描，工作区内显示汞灯谱线图。（3） 下拉菜单“读取数据”“寻峰”“自动寻峰”，在对话框中选择好寄存器，进行寻峰，读出波长，与汞灯已知谱线（附后）波长进行比较。（4） 下拉菜单“工作”“检索”，在对话框中输入需校准的波长值，当提示框自动消失时，波长被校准。4、氢（氘）原子光谱的测量（1） 将光源换成氢（氘）灯，测量氢（氘）光谱的谱线。注意：换灯前，先关闭原来的光源，选择待测光源，再开启光源。（2） 进行单程扫描，获得氢（氘）光谱的谱线，通过“寻峰”求出巴尔末线系前34条谱线的波长。注意：注意：在单程扫描过程中发现峰值超过最大值，可点击“停止”。然后寻找最高峰对应的波长，进行定波长扫描。同时调节狭缝，将峰值调到合适位置。然后将波长范围设置成200