里德堡常数的测量实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划里德堡常数的测量实验报告　　10物理小彬连　　摘要：本实验利用光学多道分析仪，使用已知波长的He、Ne光谱进行定标测量了氢巴耳末光谱，并在此基础上利用光电倍增管测量氢氘同位素光谱，获得了氢氘光谱的波长值；利用这些测得值计算出了氢氘的里德伯常量分别为RH=和RD=，得到了氢氘光谱的巴耳末系光谱图；除此之外，还通过计算得出了电子与质子质量之比为　　me　　?mp　　，接近理论值。　　关键词：光学多道

2、、氢氘光谱、里德堡常数、同位素位移、巴耳末系　　一、引言　　光谱学在物理学各分支学科中都占有重要地位，而且在生物学、考古学等诸多方面有着目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　广泛的应用。而在光谱学史上，氢光谱的实验和理论研究都占有特别重要的地位。1885年，巴耳末发现了可见光区氢光谱线波长的规律。1892

3、年，尤雷等发现氢同位素——氘的光谱。氢氘原子核外都只有一个电子，光谱极为相似，但由于原子核质量不同，故其对应谱线波长稍有差别，即存在“同位素位移”。　　本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术。　　二、实验原理　　在原子体系中，原子的能量状态是量子化的，每一个能量状态称原子的一个能级。能量　　最低的状态称为原子的基态，高于基态的其余各能级称为原子的激发态。处于高能级的原子，总是会自发跃迁到低能级，并发射出光子。设光子能量为?，频率

4、为?，高能级为E2，低能为E1，则　　??h??E2?E1,??　　E2?E1　　h　　而由于原子能级的分立，所以当原子由高能级向低能级跃迁时，会发出一些特定频率的光，这些光在分光仪上表现为一条条分立的“线性光谱”。这些频率由巴耳末公式确定。对H原子有：　　?11?　　??RH??22????n1n2?H　　1　　式中RH是H原子的里德伯常量。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安

5、保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　当n1=2,n2=3,4,5...时，光谱大部分位于可见光区，对应线系为巴尔末系，即　　?11?　　?RH?2?2?,n?3,4,5...　　?2n??H　　??　　与H类似，D的巴耳末系的公式为：　　1　　1??1　　?RD?2?2?,n?3,4,5...　　n??2?D　　1　　式中RD为D原子的里德伯常量。　　由两式，可以得到H、D的波长差为：　　?11??11?　　????H??D?????2?2?,n?3,4,5...

6、　　RRn??HD??2　　?1　　由上式可以看出，H、D的光谱之间的差别就在于它们的里德伯常量不同。究其原因，这是目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　因为二者的原子核结构不同。H核是质子，D核则由一个质子和一个中子构成的。忽略质子与中子的质量的微小差别，则二者的里德伯常量可写为：　　RH?R?　　mp

7、mp?me　　,RD?R?　　mp2mp?me　　?1　　mp??10?27kgR?,?式中，表示原子核质量无穷大时的里德伯常量，为　　?10?31kg为电子质量。质子和中子的质量，me?　　由式可得到H、D的波长差公式：　　?1me1??11?　　????H??D????D??2?2??　　RR2n2m?m??HD??pe　　?1　　考虑到电子质量比忽略的中子质量还要小1个量级，式可近似为：　　?1me1??11?　　????H??D??????D??22?2mp?RHRD??2n?　　?1　　在实验中

8、，可测出对应的H、D谱线波长，即可求出波长差??，由公式即可得出电子和质子的质量比。　　三、实验内容目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　1、实验装置　　实验所用仪器：光学多道分析仪主要由光学多色仪，电荷耦合器件(CCD)或光