实验名称：氢光谱与类氢光谱.PPT

实验名称：氢光谱与类氢光谱 实验内容: 1.了解平面光栅单色仪的性能和使用方法 2.测量氢氘光谱，了解同位素谱线位移 3.测量钠原子光谱 4.分析辨认钠原子光谱的各个谱线，并计算量子缺，以波数为单位按 比例画出钠原子能级图，并与氢能级图比较。 段炼 08300190001 实验原理 光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此,光谱是研究原子结构的一种重要方法。氢原子结构是所有原子中最简单的，便于从实验上和理论上对它进行充分的研究。早在1853年,埃格斯特就对氢光谱作了精确的测量。一百多年来，对氢光谱和氢原子结构的研究从未间断，它是实验研究与理论研究互相促进的典范。碱金属原子的最外层的壳层上只有一个容易电离的电子，而内壳层都是满壳层，满壳层上的电子不一电离，绕原子核运动，这些电子与原子核形成原子实。因此碱金属属于一种类氢原子，但它有别于氢原子，它的原子实并不严实，是由Z个带正电的质子和Z－1个带负电的电子组成，在价电子场的作用下，正负电荷的中心不重合，原子实被极化，这样，价电子不仅受到库仑场的作用还将受到偶极矩的作用，类氢原子的能级变为： En=-hcRH(1/ ń^2) 式中ń称为有效量子数。ń＝n+Δ,Δ则称为量子亏损。 钠原子光谱线的波数为 V’=R/(n’+△l’)^2- R/(n+△l)^2 钠原子光谱的线系 钠原子光谱有四个主要线系： 主线系 3S→nP, n≥3 锐线系 nS→3P, n≥4 漫线系 nD→3P, n≥3 基线系 nF→3D, n≥3 实验数据处理 1.氢氘光谱 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 407nm-411nm 900V 0.020mm 0.050mm 从实验图所对应的数据读出氢氘光谱的波长分别是： λD=408.89nm，λH=408.96nm 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 432nm-436nm 800V 0.020mm 0.050mm 从实验图所对应的数据读出氢氘光谱的波长分别是： λD=432.97nm，λH=433.05nm 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 485nm-490nm 1000V 0.010mm 0.010mm 从实验图所对应的数据读出氢氘光谱的波长分别是： λD=485.26nm，λH=485.34nm 根据实验所得到的数据，我们可以得到在409nm-411nm之间的λH=408.89nm而实验的参考值是（λD）0=410.18nm，于是波长修正为（410.18-408.89）=+1.29nm 把波长修正应用到每个测得的波长中并组合列表，得到： n=6 n=5 n=4 λD/nm 410.18 434.26 486.55 λH/nm 410.25 434.34 486.63 根据公式，1/λ=R(1/2^2-1/n^2)，把3组λH和n的值代入，并把1/λ作为Y轴，-1/n^2作为X轴，用软件进行线性拟合，得到直线的斜率为1.103（*10^7/m^-1）： 实验结论： 直线的斜率即为R=1.103*10^7/m^-1 与推荐值进行比较R0=1.097*10^7/m^-1 误差为△=（R-R0）/R0*100％=0.547％，比较精确 2.钠原子光谱 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 300nm-660nm 1000V 0.250mm 0.750mm 从钠原子的全谱谱线中可以发现，不同波长下的钠原子光谱能量落差很大，所以再在不同的波长下进行分别的扫描 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 480nm-500nm 800V 0.250mm 0.750mm 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 530nm-650nm 600V 0.250mm 0.750mm 通过这张图可以发现580nm-600nm范围的谱线还是没有完全显示出来，于是再对580nm-600nm范围的谱线进行一次扫描 扫描范围 高压 出射缝宽 入射缝宽 580nm-600nm 800V 0.250mm 0.750mm 从各个不同的扫描范围的钠原子光谱中获得属于不同线系的钠光谱的各个波长，有： 锐线系 λ1=514.82nm λ1’=514.82nm 6S→3P λ2=615.40nm λ2’=615.73nm 5S→3P 616.06nm 主线系 λ1=328.46nm λ1’=328.51nm 3P→3S 328.56nm λ2=588.72nm λ2’=589.02nm 4P→3S 589.32nm 漫线系 λ1=497.66nm λ1’=497.66nm 5D→3P λ2=568.10nm λ2’=568.35nm 4D→3