南京理工大学 大学生物理实验研究论文

氢原子光谱

中文摘要：本实验用三棱镜对汞原子光谱进行测量，得出定标曲线；再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，三棱镜，汞原子光谱

中图分类号：O433.4

Hydrogen Atom Spectrum

Abstract: The experiment used a prism to measure the atomic

spectroscopy of mercury, obtained calibration curve. Then it

measured the spectrum of the hydrogen atom, obtained the Balmer line system’s wavelength, finding the Rydberg constant. Finally, the experiment has some discussions.

Key words: Hydrogen atom spectrum, Rydberg constant, Balmer line is, prism, mercury atomic spectroscopy

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。19xx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。

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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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实验一（A）  氢、氘光谱实验

【目的要求】

1．测定氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长和氢原子与氘原子的里德伯常数；

2．了解WGD－8A型组合式多功能光栅光谱仪的原理和使用方法。

【仪器用具】

氢氘灯、WGD－8A型组合式多功能光栅光谱仪

【原    理】

光谱是研究物质微观结构的重要手段，它广泛地应用于化学分析、医药、生物、地质、冶金、考古等部门。常用的光谱有吸收光谱、发射光谱、和散射光谱，波段从X射线、紫外线、可见光、红外光到微波和射频波段。本实验通过用光栅光谱仪测量氢原子与氘原子在可见波段的发射光谱，了解光谱与微观结构（能级）间的联系和掌握光谱测量的基本方法。

1．氢原子光谱

图1是氢原子的能级图，根据玻尔理论，氢原子的能级公式为：

   （n = 1，2，3 … ）            （1）

式中 称为约化质量， 为电子质量， 为原子核质量，氢原子的 等于1836.15。

电子从高能级跃迁到低能级时，发射的光子能量为两能级间的能量差，

    （ m > n ）                  （2）

如以波数表示，则上式为

         （3）

式中为氢原子的里德伯常数，单位是，称为光谱项，它与能级是对应的。从可得氢原子各能级的能量

                                  （4）

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基础物理实验研究性报告

题目：氢原子光谱和里德伯常数的测定

20##年4月28日

氢原子光谱和里伯德常数的测定

【摘要】：

本实验把作为分光元件的光栅和精密测角仪分光仪联合起来进行氢光谱的观察与测量，从而测得了氢原子光谱巴耳末系的波长，采用加权平均确定了里德伯常数。除此之外，还进行了一些讨论。

【关键字】：氢原子光谱；分光仪；里德伯常数

【 abstract 】 :

This experiment as a spectral components of the grating and precision Angle measuring instrument spectrometers for hydrogen combined spectrum of the observation and measurement, which were measured and the ear of the hydrogen atom spectrum of the wavelength, the weighted average determined the rydberg constant. In addition, also made some discussions.

【 key words 】 : hydrogen atoms spectrum; Spectrometers; Rydberg constant

目录

一、实验原理... 1

1、光栅及其衍射... 1

2、光栅的色散分辨本领与色分辨本领... 2

3、氢原子光谱... 3

二、实验仪器... 4

1、分光仪... 4

2、投射光栅... 4

3、钠灯及电源... 4

4、氢灯及电源... 4

三、实验步骤... 4

1、调节分光仪... 4

2、调节光栅... 4

3、测光栅常数... 5

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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.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。

若用波数表示，则上式变为

   　　　　　            （2）

式中Ｒ_H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）

式中Ｍ为原子核质量，ｍ为电子质量，e为电子电荷，c为光速，h为普朗克常数，ε₀为真空介电常数，z为原子序数。

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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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                          氢原子光谱实验报告

                

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（Ｈ．Ｃ．Ｕｒｅｙ）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。

    ＷＧＤ-３型光栅光谱仪用于近代物理实验中的氢(氘)原子光谱实验，一改以往在大型摄谱仪上用感光胶片记录的方法，而使光谱既可在微机屏幕上显示，又可打印成谱图保存，实验结果准确明了。

实验目的

    1.熟悉光栅光谱仪的性能与用法。

2.用光栅光谱仪测量氢原子光谱巴尔末线系的波长，求里德伯常数。

实验原理

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

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