中国石油大学近代物理实验实验报告成绩

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1、中国石油大t近代物理实验实验报告成绩:班级：姓名：Tom同组者：Jerry孝夂师：sindda二氢原子光谱与里德伯常数的测定【实验目的】1、通过测量氢光谱在可见光区域的谱线的波讼，验证巴耳•末系规律的正确性。2、测定氢的里德堡常数，对近代测量精确度有初步了解。【实验原理】从氢气放电管，可以获得氢原子光谱的谱线，人们很早便发现氢原子光谱在可见光区域及不可见光区域都有很多谱线，构成一个有规律的系统，谱线的波长及长度都随着波长的减小而减小。氢原子光谱在可见光区域有四条谱线，分别为H(l、H。、HY、Hs。1885年，

2、巴尔末利用经验性规律归纳出了一个简单关系：n2A=n=3,4,5…(3-1-1)zr_4式中B=364.56rnn。由上式计算所得的波长数值同测得的数值是一致的。所以，一般常称(3-1-1)式为巴尔末公式，称这些谱线为巴尔末线系。为丫可以更淸楚的表明氢原子光谱的分布规律，1889年瑞典物理学家李德宝把(3-1-1)式子改写为B42nn二3,4,5…(3-1-2)式屮的常数Rh=4/B称为里德堡常数。在这两个完全从实验数据得到的经验公式的棊础上，乃•麦的物理学家波尔对原子的概念模型提出两条基本假设；①一个原子系统

3、内当电子在某一特特定轨道上运行时，原子将不向外辐射能量，这些轨道就是电子保持能量不变的“定态”轨道。②当电子从一个定态轨道过渡到另一个轨道时，将发生电磁辐射，其频率完全由这两个定态轨道间的能量差来决定。能量差和频率的比值，就是普朗克常数，即根据波尔的假设，可以得出每一条光谱线对应于氢原子屮的一个电子从一个能级跃迁到另一个能级释放出的能量。所以对应于可见光区巴尔末线系的波尔氢原子理论公式为：(3-1-3)1iTTemz11、=()A(输o)2c/?(l+f)22在上一个式中e为电子电荷，h为普朗克常数，c为光速，

4、m为电子质量，M„*氢原子核的质量。由上式可以看出，不仅给予巴尔末公式以物理解释，而且把里德堡常数和许多物理量联系起来。我们利用数学知识，将(3-1-3)式与(3-1-2)式联立一下，可以解出里德堡常数的精确数值(3-1-4)任意一个原子A的里德堡常数表示为2冗2e4m(3-1-5)(4^0)2c/i3(1+所以，对于不同的原子，其对应计算得到的里德堡常数也不同，把原子外推到oo,R—这个吋候，里德堡常数为(3-1-6)27T2e4m⑽2•录)我们比较上序三个式子，得到Rco与任意给定原子的里德堡常数冇以下关系

5、m儿=(1+—)=^(1+-—)(3-1-7)Mh比较(3-1-2)、(3-1-3)>(3-1-4)式，可认为(3-1-2)式是从波尔理论推论所得到的关系，因此(3-1-2)式和实验结果符合到什么程度就可以检验波尔理论正确到什么程度。实验表明，(3-1-2)式和实验结果符合得很好，因此成为波尔理论的有力论据。Rh=(10967758.l±0.8)R^=(10973731.8±0.8)m_1【实验装罝】WGD-8A型组合式光栅光谱仪；汞灯及汞灯电源；氢光源【实验内容】1、光谱仪的调节和波长示值的修正(1)调光谱仪

6、的底脚螺钉，以保证光谱仪水平放置(2)以汞灯作为光源，校对光谱仪波长示值的准确度，并做修正。校正时，首先调好狭缝S1和S2宽度，然后打开汞灯电源，打开光谱仪电控箱电源，调整光电倍增管工作电压约500V左右，启动WGD—8A光谱仪的控制软件(光电倍增管部分)，待准备状态结束后，测量汞灯的能量谱。如果能量谱高度超出显示范围或太小，可适当改变狭缝S1和S2宽度，以及光电倍增管工作电压，或者调一下软件的增益大小使能量谱显示适中。(3)将计算机给出的汞的四条谱线的标称值与标准波长值(432.8nm,546.lnm、577

7、.Onm、579.lnm)对比，若出现偏差，则应将修正值输入计算机中。2、关闭汞灯，将氢光源对准狭缝，仔细调节使两束光的交聚线恰好通过狭缝，然后启动WGD—8A光谱仪的控制软件(光电倍增管部分)，对氢光源的光谱进行测量，得出氢光源的谱线。【注意事项】(1)光源涉及高压，使用吋必须按安全操作规程进行。(1)狭缝的调节必须小心，狭缝的宽度不得超过3mm,也不得完全闭合，以免损坏刀口。实验完毕后，应将缝宽调节到0.2mm左右。(2)测量时要保证仪器各参数(如狭缝宽度、光电倍增管工作电压等)不变。(3)光栅对环境条件要

8、求较高，应保待室A清洁和较低的湿度。【数据记录】【数据处理】1、光谱仪的调节和波长示值的修正表一光谱仪波长示值修正数据表1234标准波长/nm435.8546.1577.0579.1实测波长/nm435.4545.8576.9579.0波长修止/nm435.6546.0577.1579.22、氢光谱的测量表二实测氢原子光谱记录n3456波长/nm656.7486.0433.7409.8