實驗2-氫原子光譜的觀察與測定

PAGEPAGE5實驗2氫原子光譜的觀察與測定每一種原子都有其特定的線狀光譜線。氫原子的光譜線最為簡單，且具有明顯的規(guī)律。測定氫原子可見光譜線的波長對認識原子的分離能級、以及由于能級間的躍遷而產(chǎn)生的光輻射的規(guī)律起著重要作用。本實驗用讀譜儀測量氫原子可見譜線的波長，并通過巴耳末公式推算出氫原子的里德伯常數(shù)?！緦嶒災康摹浚?）觀察氫原子的可見光譜。（2）了解讀譜儀的結構，掌握讀譜儀的調(diào)節(jié)與使用方法。（3）通過測量氫原子可見光譜線的波長，驗證巴耳末公式的正確性。（4）準確測定氫原子的里德伯常數(shù)。（5）理解曲線擬合法的意義?！緝x器用具】WPL—2型讀譜儀，氫譜光源，氦氖譜光源，會聚透鏡。【儀器介紹】整個實驗的裝置簡圖如圖1所示。圖1圖2圖1圖2（1）平行光管系統(tǒng)平行光管系統(tǒng)包括入射狹縫和入射物鏡。入射物鏡的作用是使入射狹縫發(fā)出的光線變成平行光，所以入射狹縫應放在入射物鏡的焦平面上。（2）色散系統(tǒng)色散系統(tǒng)實際上就是一個恒偏向棱鏡，如圖2所示。它的作用是將光束分解，使不同波長的單色光束沿不同的方向射出。符合最小偏向角條件的單色光，其入射光束和出射光束的夾角為900。（3）接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)由出射物鏡及放在該物鏡焦平面上的目鏡組成。不同方向的單色光束經(jīng)出射物鏡聚焦，在其焦平面上得到連續(xù)或不連續(xù)的依照波長次序排列的入射狹縫的單色像，即光譜。調(diào)節(jié)光譜的位置時，可以使用水平方向左右移動的手輪、絲杠、滑塊、導軌和支架，還包括讀出目鏡位置用的標尺和100分度的手輪刻度。手輪轉一圈平移，每分度，要求估讀到分度。目境內(nèi)的叉絲用來對準被測譜線的中心?！緦嶒炘怼恳?、氫原子光譜線公式氫原子光譜的實驗公式為（1）式中的叫做里德伯常數(shù)，其實驗值為。氫原子光譜系如表1。表1氫原子光譜1234562、3、···3、4···4、5、···5、6、···6、7、···7、8、···譜系名賴曼巴耳末帕邢布喇開普芳德···區(qū)段紫外可見紅外紅外遠紅外···極限波長/nm()91.13364.51820.141.4581032.278103···玻爾認為，氫原子之所以發(fā)光，是因為氫原子中的電子可以處在不同的能態(tài)（能級）上，當電子從高能級向低能級躍遷時，就發(fā)出光線。玻爾推出了氫原子光譜的理論公式（2）圖3圖4里德伯常數(shù)的理論值為。圖3圖4本實驗測定在可見光譜內(nèi)的氫紅光譜線（）的波長。二、曲線擬合法氫光譜實驗一般先在目鏡上觀察氦氖譜線和氫譜，然后用讀數(shù)顯微鏡測出氫紅譜線（波長為）及其兩側近鄰的（已知波長分別為和）氦氖譜線的位置、和，最后由式（3）算出。如圖3所示。（3）很明顯，由（3）式求出的波長是不準確的。因為實際上光譜線的波長和位置并不成