名稱氫光譜與類氫光譜VIP

試驗名稱：氫光譜與類氫光譜試驗內(nèi)容:1.了解平面光柵單色儀的性能和運用方法2.測量氫氘光譜，了解同位素譜線位移3.測量鈉原子光譜4.分析辨別鈉原子光譜的各個譜線，并計算量子缺，以波數(shù)為單位按比例畫出鈉原子能級圖，并與氫能級圖比較。段煉08300190001試驗原理光譜線系的規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)有內(nèi)在的聯(lián)系，因此,光譜是探討原子結(jié)構(gòu)的一種重要方法。氫原子結(jié)構(gòu)是全部原子中最簡潔的，便于從試驗上和理論上對它進行充分的探討。早在1853年,埃格斯特就對氫光譜作了精確的測量。一百多年來，對氫光譜和氫原子結(jié)構(gòu)的探討從未間斷，它是試驗探討與理論探討相互促進的典范。堿金屬原子的最外層的殼層上只有一個簡潔電離的電子，而內(nèi)殼層都是滿殼層，滿殼層上的電子不一電離，繞原子核運動，這些電子與原子核形成原子實。因此堿金屬屬于一種類氫原子，但它有別于氫原子，它的原子實并不嚴實，是由Z個帶正電的質(zhì)子和Z－1個帶負電的電子組成，在價電子場的作用下，正負電荷的中心不重合，原子實被極化，這樣，價電子不僅受到庫侖場的作用還將受到偶極矩的作用，類氫原子的能級變?yōu)椋篍n=-hcRH(1/ń^2)式中ń稱為有效量子數(shù)。ń＝n+Δ,Δ則稱為量子虧損。鈉原子光譜線的波數(shù)為V’=R/(n’+△l’)^2-R/(n+△l)^2鈉原子光譜的線系鈉原子光譜有四個主要線系：主線系3S→nP,n≥3銳線系nS→3P,n≥4漫線系nD→3P,n≥3基線系nF→3D,n≥3試驗數(shù)據(jù)處理1.氫氘光譜掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬407nm-411nm900V0.020mm0.050mm從試驗圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出氫氘光譜的波長分別是：λD=408.89nm，λH=408.96nm掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬432nm-436nm800V0.020mm0.050mm從試驗圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出氫氘光譜的波長分別是：λD=432.97nm，λH=433.05nm掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬485nm-490nm1000V0.010mm0.010mm從試驗圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)讀出氫氘光譜的波長分別是：λD=485.26nm，λH=485.34nm依據(jù)試驗所得到的數(shù)據(jù)，我們可以得到在409nm-411nm之間的λH=408.89nm而試驗的參考值是（λD）0=410.18nm，于是波長修正為（410.18-408.89）=+1.29nm把波長修正應(yīng)用到每個測得的波長中并組合列表，得到：n=6n=5n=4λD/nm410.18434.26486.55λH/nm410.25434.34486.63依據(jù)公式，1/λ=R(1/2^2-1/n^2)，把3組λH和n的值代入，并把1/λ作為Y軸，-1/n^2作為X軸，用軟件進行線性擬合，得到直線的斜率為1.103（*10^7/m^-1）：試驗結(jié)論：直線的斜率即為R=1.103*10^7/m^-1與舉薦值進行比較R0=1.097*10^7/m^-1誤差為△=（R-R0）/R0*100％=0.547％，比較精確2.鈉原子光譜掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬300nm-660nm1000V0.250mm0.750mm從鈉原子的全譜譜線中可以發(fā)覺，不同波長下的鈉原子光譜能量落差很大，所以再在不同的波長下進行分別的掃描掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬480nm-500nm800V0.250mm0.750mm掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬530nm-650nm600V0.250mm0.750mm通過這張圖可以發(fā)覺580nm-600nm范圍的譜線還是沒有完全顯示出來，于是再對580nm-600nm范圍的譜線進行一次掃描掃描范圍高壓出射縫寬入射縫寬580nm-600nm800V0.250mm0.750mm從各個不同的掃描范圍的鈉原子光譜中獲得屬于不同線系的鈉光譜的各個波長，有：銳線系λ1=514.82nmλ1’=514.82nm6S→3Pλ2=615.40nmλ2’=615.73nm5S→3P616.06nm主線系λ1=328.46nmλ1’=328.51nm3P→3S328.56nmλ2=588.72nmλ2’=589.02nm4P→3S589.32nm漫線系λ1=497.66nmλ1’=497.66nm5D→3Pλ2=568.10nmλ2’=568.35nm4D→3P568.60nm試驗結(jié)論把以上的數(shù)據(jù)代入公式：(1/λ1)-(1/λ2)=R[1/(n+△s)^2-1/(n+1+△s)^2]利用幾何畫板解方程可得鈉的各個線系的量子虧損：銳線系：△s=-1.3605主線系：△p=