本科實驗報告

1、氫原子光譜的測量一、試驗目的（1）、了解小型棱鏡攝譜儀的結構，掌握其分光原理。（2）、學習用攝譜儀測量光譜波長的基本實驗技術。（3）、測量氫原子光譜巴爾末線系的波長，并計算里德伯常量。二、實驗原理1、氫原子光譜的規(guī)律原子光譜與原子能級是密切相關的。測量原子光譜的波長可推知原 子能級的結構。氫光譜中位于可見光區(qū)四條譜線的波長可用下面的經(jīng)驗 公式表示：X=B 三（n=3,4,5,）（2-232）式中，B是一恒量，值為364.56nm，是譜線系極限值，即ns時的波長 值。里德伯將此公式改為波數(shù)=1/人表示服技77）（2-233）式中，Rh稱為氫原子的里德伯常量，其實驗測量值為109677.6cm-】

2、。2、棱鏡攝譜儀原理及結構棱鏡攝譜儀的光學系統(tǒng)由三部分組成：（1）平行光管包括狹縫S （作為被拍攝的物，光線由狹縫射入儀器）和透鏡L” S 平面位于L1的焦血上，因而從S上每點發(fā)出的復色光經(jīng)L1后變?yōu)槠叫?光。（2）、色散系統(tǒng)以棱鏡作為色散元件。不同波長的平行光經(jīng)棱鏡折射后變?yōu)椴煌?向的平行光。（3）光譜接收部分包括透鏡L2及放置在L2焦面上的照相感光板F。不同方向的平行光 束L2聚焦，成像在不同位置，形成S的一系列單色像S1, S2,。F放 在像面上，就在F上形成一排細線，每一條細線對應于一定的波長，叫 光譜線。圖1小型棱鏡光路圖2攝譜儀光學系統(tǒng)原理圖3、譜線波長的測量（1）、目測法用眼睛

3、通過看譜鏡直接觀測。先用已知波長氣的光譜作標準，通過 讀數(shù)鼓輪來確定待測各譜線的波長人。S（2） 、照相法將波長已知的光譜線（比較光譜）和波長未知的光譜線（待測譜線） 拍攝在同一張感光板上。拍攝時，不能移動狹縫和攝譜暗箱，只能通過 抽動哈特曼光闌，使比較光譜和待測光譜中常用線性內(nèi)插法測量。一般 情況下，棱鏡是非線性色散元件，但在一較小波長范圍內(nèi)（約幾個nm）可認為色散是均勻的，即譜線的感光片上的距離之差與波長之差成正比。 如圖4所示，若波長為Xx的待測譜線位于已知波長入和X2兩譜線之間， 用d和x分別表示X和X2及X和xx之間距，則待測譜線的波長為七=X1+j（-%）（2-236）圖3定標曲線

4、4HeI!667.8587.6501.64%圖4內(nèi)插法測波長三、實驗儀器WPL小型棱鏡攝譜儀、光譜投影儀、氦燈、氫燈、調(diào)壓器、霓虹燈 變壓器、全色膠卷及暗房設備。四、實驗步驟1、調(diào)試小型棱鏡攝譜儀至工作狀態(tài)（1）調(diào)整光源與聚光鏡的位置，使其與平行光管等高、共軸；點燃氦燈， 前后移動聚光燈，將光源成像于狹縫處，均勻照亮整個狹縫使通過攝譜 儀的光通量達到最大。（2）調(diào)節(jié)狹縫寬度和調(diào)焦，使該譜線清晰。2、用目測法測量氫原子光譜的波長（1）用看譜鏡對氦光譜進行全方位觀察（2）根據(jù)實驗要求結合數(shù)據(jù)處理方法自行設計目視法具體測量過程中應 注意的事項。（3）分析數(shù)據(jù)作定標曲線，確定待測各譜線的波長人、Rh、

5、百分誤差8O五、 預習思考題拍完氦譜后拍氫譜過程中能否移動裝底片的暗匣？實驗中采用什么 方法使兩排譜線分開？答：不能，通過移動哈特曼光闌，使其居于上下兩排。六、數(shù)據(jù)記錄與處理以He光燈8條譜線為標準在X-X圖像上描繪出一條光滑曲線，再 將H光譜中的關鍵點描繪出來即可得到對應點的波長讀數(shù)。He：編號123456789101112讀數(shù)76.675.472.367.267.066.364.361.861.360.656.454.6波長706.57667.82587.56504.77501.57492.12471.32447.15443.76438.97414.38412.08H:編號123讀數(shù)75.265.960.0波長662.00488.02435.11由 1/*=Rh： 七_ 三），n=3,4,5.得R烏耳）其中實驗公認值RH=0.0109677/mRHf0.0108761/mRHRHf0.0108761/mRH20.0109285/mRH30.0109441/m百分誤差：Erh二=旦聲i 100?： =0.835%Erh二=KhRh： x 100?： =0.357%Ere： =