实   验   报   告

课程名称   大学物理实验     实验项目实验16  用分光计研究光栅光谱  

专业班级                      姓    名              学号              

指导教师                      成    绩             日期200  年  月   日

实验报告内容：一.实验目的   二.实验仪器（仪器名称、型号、参数、编号）  三.实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）  四.实验步骤  五、实验数据和数据处理  六.实验结果  七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）  八.思考题

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五、实验数据和数据处理

1.光栅光谱的观察

1.转动望远镜观察光栅的色散（分光）现象，记录各色谱线的分布和排序

２．计算绿光、两黄光一级谱线的衍射角

3. 求出光栅常数d值

把测得的绿光衍射角 ，代入（16-1）式求出光栅常数d值（l_绿=546.07nm）。

4. 计算光栅分辨本领R

计算光栅分辨本领R。此处，N=l/d，l为光栅受照面积的宽度，亦即平行光管的通光孔径；d为光栅常数的测量值。

5.计算两黄色谱线的衍射角、及其波长λ_黄1、 λ_黄2的测量值，并与汞灯两黄光波长公认值比较求相对误差。

６．计算两黄光谱线处的角色散率D

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氢原子光谱

摘 要：本实验用光栅光谱仪对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，求出了里德伯常数。最后对本实验进行了讨论。

关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，光栅光谱仪

1.引言

光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄谱分析，发现氢的同位素氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。

2．实验目的

   （1）熟悉光栅光谱仪的性能和用法；

   （2）用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末系数的波长，求里德伯常数；

3.氢原子光谱

氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在10²Pa左右)，可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式

　　　　　　　　　　　　　　　（1）

式中λ_H为氢原子谱线在真空中的波长。

λ₀＝364.57ｎｍ是一经验常数。

ｎ取3，4，5等整数。

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湖北民族学院理学院实验报告

姓名：程旺        学号：021240109        实验日期：20##年5月5日

课程名称：近代物理实验

实验题目：光栅光谱仪实验

一  实验目的

1、了解光栅光谱仪的工作原理

2、掌握利用光栅光谱仪进行测量的技术

二  实验仪器

WDS系列多功能光栅光谱仪,计算机

三  实验原理

光谱仪是指利用折射或衍射产生色散的一类光谱测量仪器。光栅光谱仪是光谱测量中最常用的仪器，基本结构如图1所示。它由入射狭缝S1、准直球面反射镜M1、光栅G、聚焦球面反射镜M2以及输出狭缝S2构成。

衍射光栅是光栅光谱仪的核心色散器件。它是在一块平整的玻璃或金属材料表面（可以是平面或凹面）刻画出一系列平行、等距的刻线，然后在整个表面镀上高反射的金属膜或介质膜，就构成一块反射试验射光栅。相邻刻线的间距d称为光栅常数，通常刻线密度为每毫米数百至数十万条，刻线方向与光谱仪狭缝平行。入射光经光栅衍射后，相邻刻线产生的光程差，为入射角，为衍射角，则可导出光栅方程：

光栅方程将某波长的衍射角和入射角通过光栅常数d联系起来，为入射光波长，m为衍射级次，取等整数。式中的“”号选取规则为：入射角和衍射角在光栅法线的同侧时取正号，在法线两侧时取负号。如果入射光为正入射，光栅方程变为。衍射角度随波长的变化关系，称为光栅的角色散特性，当入射角给定时，可以由光栅方程导出

  ，    

复色入射光进入狭缝S1后，经M2变成复色平行光照射到光栅G上，经光栅色散后，形成不同波长的平行光束并以不同的衍射角度出射，M2将照射到它上面的某一波长的光聚焦在出射狭缝S2上，再由S2后面的电光探测器记录该波长的光强度。光栅G安装在一个转台上，当光栅旋转时，就将不同波长的光信号依次聚焦到出射狭缝上，光电探测器记录不同光栅旋转角度（不同的角度代表不同的波长）时的输出光信号强度，即记录了光谱。这种光谱仪通过输出狭缝选择特定的波长进行记录，称为光栅单色仪。

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氢原子光谱

摘 要：本实验用光栅光谱仪对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，求出了里德伯常数。最后对本实验进行了讨论。

关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，光栅光谱仪

1.引言

光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄谱分析，发现氢的同位素氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。

2．实验目的

   （1）熟悉光栅光谱仪的性能和用法；

   （2）用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末系数的波长，求里德伯常数；

3.氢原子光谱

氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在10²Pa左右)，可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式

　　　　　　　　　　　　　　　（1）

式中λ_H为氢原子谱线在真空中的波长。

λ₀＝364.57ｎｍ是一经验常数。

ｎ取3，4，5等整数。

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氢原子光谱

一．实验目的

1．熟悉光栅光谱仪的性能和用法

2．用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末系数的波长，求里德伯常数

二．实验原理

氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在左右)，可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式

                                                            （1）

式中为氢原子谱线在真空中的波长。是一经验常数。取等整数。

若用波数表示，则上式变为

                          （2）

式中称为氢的里德伯常数。

根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得

                       （3）

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氢原子光谱

摘 要：本实验用光栅光谱仪对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，求出了里德伯常数。最后对本实验进行了讨论。

关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，光栅光谱仪

一.引言

光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄谱分析，发现氢的同位素氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。

二．实验目的

   （1）熟悉光栅光谱仪的性能和用法；

   （2）用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末系数的波长，求里德伯常数；

三.实验原理

   氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在10²Pa左右)，可得到线状氢原子光谱。瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式

　　　　　　　　　　　　　　　（1）

式中λ_H为氢原子谱线在真空中的波长。

λ₀＝364.57ｎｍ是一经验常数。

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