近代物理实验氢和氘原子光谱.

1、近代物理实验氢和宛原子光谱. 物理实验教学中心实验冃的 1、测量氢和氛的巴尔末线系的波长，并分別 求其里徳堡常数，从而求出氢和笊原了核的 质量比。2、在初步了解平而光栅摄谱仪的结构和工作 原理的基础上，学会正确使用，并了解相关 测量仪器的使用方法。实验仪器及装置 31WI型平而光栅摄谱仪、氮和毎光谱管及屯源、 电弧发生器、投影仪、映谱仪、铁电极一对、 铁光谱标准图一套、洗相设备一套。实验原理1.巴尔末公式与里德伯常数氧原子光谱的巴尔末线系的HJ'见光波段仃条比较叨虫的谱 线，如下图所示。OO876ttfft色波长（紙位，nm>3红656.2794486.133叫5ft434.04

2、7叫6*410.1477*397.W71叫8*3WJ.9O5X(A) 3645.76562.84101.7 4J40.54«6|.3实验原理氧愿干为诰线的规彳尹性J保仪人们厶J齐个农小这川训纬* 氏的以1885?|：巴尔宋铤出经必公兀 &小这叫谱找血疲X = 364.6、 n/n波数将巴尔末经验(1) 1896年里徳伯(Rydberg)引川波上的创数 一公式改写成光肅礙概念的护式：，、 V = = /<Z <22 /丿式屮R为里徳们常数。此式完全是从实验中得到的经验公式，然 而它年赛验误當范1训内与测定值欣符令是非常惊人的。衣这吐经 验公式丙垦础匚 玻尔(Bohr

3、)利用律朗尢(Planck)的量子假 设和经典物理理论劭立了丢原了理论。根据玻尔理论，原了的能 量是量子化的，即彊了具肴能级。每条丸谱线的产生,都足处于 相同状态的原子| |的电子从个能级跃迁到另一个较低的能级时 释放出能量的结果。将玻尔关于氯原了理论推广到视原/核的质 磁O瞬翳隸雛动的实验原理(47T£：oy h C1 + zn/Mz1"2 n ( K J(2)式屮为e电了电荷，h为普朗克常数，c为光速，m为电了质 量，M为氢原子核的质量，勺为真空屮的介电常数。(2) 式中的山对丁已知一线系取一定的整数，而n= nf+1, n= nf +2 , n=山+3,等为取值从比人

4、1的整癒开始的一 系列整数。=2时，(2)式变为巴尔末公式。将两式比 较得：1斥=(4”耳而I + m/M 丿(3)其中FL代表将原子核的质量与电子质量相比视为无穷人 (即假定核固定不动)时的里德伯常数。实验原理 2同位索以心与Md/Mh根据(3)聂可知氢宛的里徳堡常数为: Rh= /(1+m/MH) (4) Rd= Re/(1+m/MD)(5)将两式相除，可得到M.M”(6)心/心M.-Rn/RH 1) in式屮MMm为氢原子核质量电子质量之比，可采川公 认值1836.15o如将通过实验测得的RJRh值代入(6)式, 即可得範核对氢核质量比，比值约为2°实验内容II型光谱干板,使谱

5、片上的铁谱与标進经暗室处理后在投影仪上识谱,1 熟悉平而光栅摄谱仪的结构、工作原理以及正确的使用方法。鄒踝济路图挂在实验室的墙壁上。根据教师的讲解，拟定好摄谱计划、 2暗室处k摄完谱后，将暗盒拿到暗室中进行洗相，显疋影时间山教师指怎。暗窣 处理。3波长测定将已处理好的光谱F板置于映谱仪屈 将摄得的铁谱与标准的铁谱比较, 找出要测量的氢笊巴尔末线系的各个谱线,并测出各线的处标位常川 内插法求出各线的波长。一ab用“内插法”求未知波心小瞪图A -ZbX1_ =-（22 _厶）+ 4一 Aja实验内容 4 数据处理利用（7）式求出氢和氛的波长值，然后按（1）式求出Rd和印，继续Rd和Rh各量的平均值, 最后由（6）式求出氢、氛原子核的质量比值 Md/Mh，计算误差并分析结果。实验注意事项 1 本实验摄谱是在同一块干板上进彳Hl勺，在进彳丁不 同次拍摄时一定要注意仪器的波长鼓轮绝対不许动。 2将氢和危、铁谱全摄完Z后方可将暗盒门推上， 实验过程中不要触及暗盒，以防谱线移位。