氫原子光譜和里德伯常數(shù)的測(cè)量-高分研究性報(bào)告

2、氫原子的里德伯常數(shù)RH±u(RH)的計(jì)算 11 常1、鞏固、提高從事光學(xué)實(shí)驗(yàn)和使用光學(xué)儀器的能力(分光儀調(diào)整和使用)；的方法，即測(cè)量結(jié)果的加權(quán)平均，不確定度和波繞過光柵而傳播的現(xiàn)象稱為衍射。具有周期性的空間結(jié)構(gòu)的衍射屏稱為成sinaa光柵上市，其衍射光振幅的角分布正比于單縫衍射因子和縫間衍射因子a乘積，即沿方向的衍射光強(qiáng)：乘積，即沿方向的衍射光強(qiáng)：b時(shí)，衍射的主極大位置由光柵方程c.當(dāng)平行單色光斜入射時(shí)，對(duì)入射角α和衍射角θ做以下規(guī)定：以光的色散分辨本領(lǐng)與色分辨本領(lǐng)(1)色散率(2)色分辨本領(lǐng)它不能說明兩條譜線是入=入原子光譜是一種最簡(jiǎn)單的原子光譜。之后玻爾提出了原子結(jié)構(gòu)的量子理(1)定態(tài)假設(shè)：原子中存在具有確定能量的定態(tài)，在該定態(tài)中，電子繞核(2)躍遷假設(shè)：原子某一軌道上的電子，由于某種原因發(fā)生躍遷時(shí)原子就從一個(gè)定態(tài)過渡到另一個(gè)定態(tài)同時(shí)吸收或發(fā)射一個(gè)光子，其頻率滿足，(3)量子化條件：氫原子中容許的定態(tài)是電子繞核圓周運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量滿足nmnm-)()0于是，得到原子從躍遷到時(shí)所發(fā)出的光譜線波長(zhǎng)滿足關(guān)系0H本實(shí)驗(yàn)利用巴耳末系來測(cè)量里德伯常數(shù)。巴耳末系是n=3,4,5,6,…的原子能級(jí)躍遷到主量子數(shù)為2的定態(tài)時(shí)所發(fā)射的光譜，其波長(zhǎng)大部分落在可見光范H氫燈用單獨(dú)的直流高壓電源點(diǎn)燃。使用時(shí)極性不能接反，也不能用手觸碰。不確定度u(d)??左1?左1?右1?右124(1)原始數(shù)據(jù)列表(2)數(shù)據(jù)處理1?左(?(?1?右?=1sin?=??，?=1，得??1×589.3×109sin?sin10°11′24″?==sin?sin10°11′24″??(?)=√=1.1313×104????(?)=√(??(?))2(??(?))2=1.4089×104?(?)=√(??(?))2(??(?))2=1.4089×104???=0.0084μm最終表述：?±?(?)=(3.331±0.008)μm2、氫原子的里德伯常數(shù)??±?(??)的計(jì)算H4n2(1)紅光①原始數(shù)據(jù)列表?左1?44′3011°22′3011°23′3011°22′15?左11120°5′2186°8′3227°45′4277°30′5342°39′?右1右11?左)11?右?=1里德伯常數(shù)?=1×1=1×1=1.0958×107?1??11?sin?0.13892232??(?)=?×4?)2=7.6272×105????1′?2√32√3?(?)=2?==8.3972×?2√32√3?(?)=√(??(?))2+(??(?))2=1.1344×104????tan?得u(??)=??×(?(?)?(?))=32496.5??tan???±?(??)=(1.096±0.003)×107?1(2)藍(lán)光表?右+16°43′8°22′458°22′308°22′458°21′30?左11117°5′2183°5′3224°44′4274°31′5339°39′?右1左+1其中，2??=[(?左1?左+1)+(?右1?右+1)]?=??=8°22′30″?=1里德伯常數(shù)?=1×1=1×1=1.0992×107?1??11?sin?0.18752242?(?)=√??)2=7.6272×105????5×4?1′?2√32√3?(?)=2?==8.3972×?2√32√3?(?)=√(??(?))2+(??(?))2=1.1344×104????tan?得u(??)=??×(?(?)?(?))=?tan???±?(??)=(1.099±0.003)×107?1(3)紫光(?(??7°26′307°27′307°27′3014°55′307°27′45左1?左11116°8′2182°10′3223°50′4273°39′5338°45′?右1右1右11?=??=7°27′27″?=1里德伯常數(shù)?=1×1=1×1=1.1014×107?1??11?sin?0.212252??(?)=?×4?)2=7.4162×105????(?)?(?)=√(??(?))2得u(??)=??×(?(?)(??(?))2=1.1203×104???tan=35878.76?1?里德伯常數(shù)最終表述：1??±?(??)=(1.101±0.004)×107?1(4)加權(quán)平均?=1(?(?))2???==1(?())2=1.0983×10?=1(?(?))2u???)=√=1(?1(??))2=19817?1?±?±????)=(1.098±0.002)×107?1與里德伯常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值RH=10973731.57相比較，其相對(duì)誤差為E=|???|×100%=0.0084%相對(duì)誤差已經(jīng)非常小了。???(1)k=1時(shí)，?1??1=?cos?=3331.0×cos10°11′24″???/??=3.0502×104???/????1×0.0220?=??===6604.62?1?3.3310×106入當(dāng)R=kN>時(shí)，說明波長(zhǎng)為入，波長(zhǎng)差為6入的兩束光可以被分辨。(2)k=2時(shí)，?41°22′3020°42′3020°41′15?左21274°45′2331°25′337°30′?右2?右2左2??=??=20°42′?=1??2=??cos?=???/??=6.4186×104???/????2×0.0220?=??===13209.252?3.3310×106而在實(shí)驗(yàn)過程中，我們也確實(shí)很清晰的辨別除了納雙線被分開了。六、實(shí)驗(yàn)中一些現(xiàn)象的討論及誤差分析理論計(jì)算的結(jié)果是第一級(jí)光譜確實(shí)是被分開了，但事實(shí)上并沒有被分開。通過查閱相資料，我們了解到其原因是愛里斑(由于光的波動(dòng)性，光在通過小孔時(shí)，光會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。在其正后方出現(xiàn)一個(gè)亮斑)的存在造成了無法用肉眼在第一級(jí)光譜觀測(cè)鈉黃雙線被分開，且鈉黃雙線是理論上在第一(1)系統(tǒng)誤差此系統(tǒng)誤差仍然會(huì)存在。(2)偶然誤差狹縫過寬會(huì)使縱絲難以對(duì)準(zhǔn)狹縫中心，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)在保證能七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)-測(cè)量鈉光雙線波長(zhǎng)因?yàn)樵凇?級(jí)就可以觀測(cè)到鈉光雙線，我們可以通過改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量鈉光假設(shè)已知光柵常數(shù)d=3.345×106?鈉光雙線的波長(zhǎng)差為?λ，它們衍射的角間距為Δβ，由光柵方程dcos?=??Δβ?=?λ?cos?所以?λ=?cos?×??×??λ2=?cos?2×??2÷?=3.345×106×cos20°39‘× 2′×?÷2=0.910nm?λ3=?cos?3×??3÷?=3.345×106×cos31°55.5‘×3′×?3=0.826nm?λ4=?cos?4×??4÷?=3.345×106×cos44°46‘××?÷4=0.949nm值。所以，有可能在前不均勻