钠原子光谱的拍摄与分析

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1、钠原子光谱的拍摄与分析物理系宫明00004045试验目的：通过对钠原子光谱的观察、拍摄和分析，加深对碱金属原子中外层电子与原子实相互作用以及自旋与轨道运动的相互作用的了解。实验器材：钠光灯、光栅摄谱仪、光电倍增管、A/D接口、计算机和相应软件系统。实验原理：1、钠原子光谱的线系：碱金属原子只有一个价电子，所以和氢原子类似，但是由于价电子在原子实中贯穿的程度和引起原子实极化的程度与价电子的量子态有关，所以电子的能量与量子数n,l都有关。钠原子光谱有四个线系：主线系：3S—nP，有自吸收线，仅共振线在可见区漫线系：3P—nD，谱线展宽明显锐线系：3P—nS，谱线比较清晰基线系：3D

2、—nF，全部在红外区2、钠原子光谱的双重结构：由于电子自旋和轨道运动的相互作用使能级分裂，钠原子光谱显示出双重结构。主线系光谱线双重结构的两个成分中短波成分与长波成分的强度比为2:1，而锐线系和漫线系则相反。实验步骤：1、打开光源、光电倍增管、计算机电源，进入软件界面，定标光电管位置。2、调整光源位置和单色仪的两个狭缝宽度，初步测量300nm—620nm间的谱线分布和相对强度。3、调整光源位置，分别测量记录不同强度的各个谱线，依据共振线定标。4、记录各个谱线的位置、强度、特点等数据。5、退出软件系统，关闭所有仪器。数据处理：原始测量数据：（范围：300nm—620nm负高压：6

3、增益：6采集次数：10）谱线位置/nm相对强度半值全宽/nm重要特点测量备注谱线证认理论位置/nm330.72127.20.19仅看到单峰NaI3s--4p330.24330.30404.6737.9KI4s—5p404.41404.9715.6404.72416.2561.3背景光ArI(?)4s—5p415.86416.8510.5背景光416.42418.5711.7背景光418.19419.4124.4背景光419.10420.0922.5背景光419.83420.3156.9背景光420.07425.527.8背景光425.12426.3421.7背景光425.944

4、27.0015.9背景光426.63427.5324.9背景光427.22430.3019.5背景光430.01433.7919.5背景光433.53434.8710.0背景光434.52439.347.8NaI3p—8d439.00439.7011.7439.33449.8419.5NaI(?)3p—7d449.42450.1335.2449.77466.8384.00.15NaI3p—6d466.48467.19162.90.15466.86475.0926.4NaI3p—7s474.79475.4746.4475.18498.20306.20.15相对光强NaI3p—5d

5、497.85498.61594.90.15498.28515.17158.50.14NaI3p—6s514.88515.60313.30.14515.34568.47402.00.13相对光强NaI3p—4d568.26569.05747.70.13568.82589.00994.40.08吸收线相对光强发射峰位置：588.92589.51NaI3s—3p589.00589.60965.30.08吸收线589.59615.39343.80.11相对光强NaI3p—5s615.42616.13672.80.13616.07定标误差曲线：（用处见后面问题思考）对证认了的Na的谱线的

6、计算：线系波长（测量值平均）/nmΔlAn'l'n'Δl'跃迁Anl主线系589.30--4156631.383s—3p24597330.720.88783s--4p11329漫线系568.76--2447230.8823p—4d6340.9498.400.0077023p—5d3858.8467.010.0098993p—6d2510.2449.980.0044173p—7d1699.8439.520.018783p—8d1170.9锐线系615.76--2255931.803p—5s7682.9515.381.35053p—6s4519.8475.281.34953p—7s

7、2882.8能级数据表格：量子态3s2s(H)3p(平均)3s(H)4p能量-41566-27434-23923-12193-11329量子态5s4s(H)4d6s5s(H)能量-7682.9-6859-6340.9-4519.8-4389量子态5d6s(H)7s6d7s(H)能量-3858.8-3048-2882.8-2510.2-2240量子态8s(H)7d9s(H)8d能量-1715-1699.8-1355-1170.9能级图：对于3p轨道有效电荷的计算：而用双重结构的波数差计算：光谱