氘光谱实验报告
氢氘灯光谱 实验报告
氢氘灯光谱实验报告【实验目的】1.了解平面光栅单色仪的结构与使用方法。
2.验证氢同位素的存在。
用光栅光谱仪测量氢、氘原子光谱巴耳末线系的前四对谱线波长（4100～6500A左右），计算氢氘里德伯常数。
M M ,计算质子与电子的质量比。
3.通过实验，计算氢和氘的原子核质量比/D H【实验原理】1.氢、氘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102 Pa左右），可得到线状氢原子光谱。
瑞士物理学家巴尔未根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式=式中为氢原子谱线在真空中的波长，＝364.57 nm 是一经验常数；n取3,4,5等整数。
若用波数表示，则变为==()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=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，为真空介电常数，Z为原子序数。
当时，可得出相当于原子核不动时的里德伯常数（普适的里德伯常数）所以对于氢，有这里是氢原子核的质量。
由此可知，通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长，可求得氢的里德伯常数。
里德伯常数是重要的基本物理常数之一，对它的精密测量在科学上有重要意义，目前它的推荐值为=10973731.568549(83)谱线符号波长(nm)658.280486.133434.047410.174397.007388.906383.540379.791377.063375.015值得注意的是，计算和时，应该用氢谱线在真空中的波长，而实验是在空气中进行的，所以应将空气中的波长转换成真空中的波长。
即真空=空气＋，氢巴尔末线系前6 条谱线的修正值如表所示。
氢谱线0.181 0.136 0.121 0.116 0.112 0.1102.关于/同一元素的不同同位素且有不同的核质量和电荷分布，由此引起原子光谱波长的微小差别称为“同位素位移”。
实验氢-氘原子光谱
实验氢-氘原子光谱原子光谱的测定与分析，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。
1885年巴尔末（J. J. Balmer ）总结出了氢光谱线的经验公式。
1913年玻尔（N. Bohr ），1925年，海森伯（W.Heisenberg ）建立起他们的理论都是建筑在原子光谱的测量基础之上的。
现在，无论在工业生产部门还是在科学研究领域，原子光谱的观察、测定和分析都是研究原子结构、物质分析的重要方法之一。
在物理学、化学化工、材料、生命科学领域内有广泛的实际应用。
一 实验目的1．掌握WPG-100型平面光栅摄谱仪的工作原理和使用方法，学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术。
2．通过所测得的氢（氘）原子光谱在可见和近紫外区的波长（误差小于0.5Å），验证巴耳末公式并准确测出氢（氘）的里德伯常数。
3．测量氢、氘同位素位移，求出质子与电子的质量比。
二 实验原理1．原子的激发与辐射原子内部的不同能量状态称为能级。
处于基态的原子可以吸收能量而跃迁到较高的能量状态，这个过程称为原子的激发。
原子也可以从较高的能级退到较低的能级或基态而放出能量，如果放出的能量取辐射形式，那么放出的能量就成为一个光子的能量hv ，这个过程称为原子的辐射。
要使原子发光必须先将它激发，原子激发的方式通常分为碰撞激发和光激发两种。
具有一定能量的电子、原子、分子与某原子相碰撞而使后者激发称为碰撞激发；原子吸收一个光子引起的激发称为光激发，即光的吸收过程。
本实验采用碰撞激发，它又分为热激发和电场引起的碰撞激发两种形式，前者指在高温下各原子有较大的运动速度，相互碰撞而产生激发，本实验的铁光谱就是这种方式产生的。
电场引起的碰撞激发是带电粒子在电场作用下加速运动，与原子发生非弹性碰撞使原子激发，氢（氘）光谱就是采用这种方式产生的。
2．氢原子光谱的实验规律早在原子理论建立以前人们就积累了有关原子光谱的大量实验数据，发现氢原子光谱可用一个普通的公式表示，即⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2211~n m R v （1）其中：m 取1、2、3、4、5等正整数，每一个m 值对应一个光谱线系，如当m=2时便得到谱线在可见光和近紫外区的巴耳末线系；n 取m+1、m+2、m+3、…等正整数，每一个n 值对应一条谱线；R 称为里德伯常数。
氘光谱实验报告ppt课件
发现了氘。
3
实验目的
•掌握定量测定氘光谱的方法 •熟悉多功能光栅光谱仪的光学系统、
电子系统和软件系统
4
实验原理
• 在一块透明的光学玻璃平板上刻有大量的互相平行、
等宽等间距的刻痕，构成光栅。光栅课分为透射光栅， 平面反射光栅等。本实验采用平面反射光栅
• 光栅方程为：(a+b)sinψk=Kλ
Ψk指第k级衍射角，（a+b）指的是反射光部分的速度 与漫反射部分的宽度，称为光栅常数，λ表示待测的
• 调节反向电压的大小由小到大，观察光谱有没有出现失真现
象，如果出现失真则适当改变参数，并且降低反向电压的大
小。
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实验结论
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实验分析
氘光灯： 电压增大，波长不变，测量值增大 相同电压下，测量值随着波长边长而增大
钨光灯： 电压增大，波长不变，测量值增大 相同电压下，测量值随着波长变长而减小 10
谢谢观赏！！！
氘光谱实验
1
一、实验背景 二、实验目的 三、实验原理
四、实验仪器 五、实验内容 六、实验结论
2
氘？？
实验背景
氘为氢光的谱一线种系的稳规定律形与态原同子位结素构，有也内在被的称联为系重，氢， 元原素子符光号谱一是般研究为原D或子2结H。构的她一的种原重子要核方由法一。颗18质85 子年和巴一尔颗末中发字现了组氢成原。子在光大谱自规然律的，含提出量了约巴为尔一末般 氢 来公不的的式同天7。而0然0变109燃分化32料之的年规尤”一律里。，，根用对据于重里热氢德核赖伯反曼常应系数，进随行原被摄子誉谱核为分质“析量未，
波长
5
实
光
验 器
栅 光
氘灯
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实验六 原子光谱实验—氢氘光谱的测量
实验六 原子光谱实验—氢氘光谱的测量一、 实验目的（1）熟悉光栅光谱仪的基本原理，了解它的性能和使用方法。
（2）熟悉测量氢-氘和其他原子光谱的方法。
（3）计算氢和氘原子核的质量比。
（4）了解并观察钠、汞原子的主要光谱线。
二、 实验原理（1） 测量公式的导出：根据玻尔（Bohr ）原子理论，一个电子绕正电荷为Ze 、质量为M z 的原子核作圆周运动时，其能量是量子化的，可表示为2Z 22220242n1R hcZ n 1h )4(Z e 2E -=πεμπ-= （6-0） 其中ZZ M m mM +=μ 为核与电子的折合质量，ZZ 32042Z Z 32042Z M m 11R M m 11c h )4(me 2M m M c h )4(me 2R +=+πεπ=+πεπ=∞ 称为里德堡（Rydberg ）常数，ε0为真空介电常数，m 为电子质量，h 和c 分别为普朗克常数和真空中的光速，n=1，2，3…，称为能级量子数，而常数1-32042m 10973731ch )4(me 2R =πεπ=∞ 为忽略原子核运动时（即认为原子核质量M Z 趋于无穷）的里德堡常数。
当原子从高能级向低能级跃迁时，便辐射出光子，并满足能量守恒：)m1n 1(hcZ R h 222Z --=ν 其中ν为光子频率，n 为上能级量子数，m 为下能级量子数。
对于氢原子，Z=1，并且对于落在可见区的巴耳末线系m=2（参见图6-0），此时发射出的光谱以波数表示为)n141(Rc1~2H-=ν=λ=νn= 3，4，5，…（6-1）图6-0 氢原子能级图其中R H为氢原子的里德堡常数：HHH32423242HMm11RMmmMch)4(e2ch)4(e2R+=+πεπ=πεμπ=∞（6-2）同理，对于氢的同位素氘，设核的质量为M D，其里德堡常数为DDMm11RR+=∞（6-3）将式（6-3）除以式（6-2），有DHHDMm1Mm1RR++=解出M D/M H，得)1RR(mM1RRMMHDHHDHD--=（6-4）式中M H/m为氢原子核质量与电子质量之比，采用公认值1836.5。
1-1 氢(氘)原子光谱
专题实验1 光谱的测量与分析1.1 氢（氘）原子光谱原子光谱是建立量子理论的实验基础。
1885年，巴尔末（J. J. Balmer ）根据已有的观测结果，提出氢光谱线的经验公式。
波尔（N. Bohr ）1913年2月看到这一公式，3月6日就建立了氢原子理论；海森堡（W. Heisenberg ）在1925年提出量子力学理论也是基于原子光谱的实验成就；光谱的精细结构使人们认识到核外电子的运动状态除了存在主能级量子化以外，还有亚能级量子化。
1932年，尤里（H. C. Urey ）将3 liter 液态氢在低压下缓慢蒸发至1 ml 后，注入放电管，拍摄其巴尔末线系光谱，发现在普通氢（氕）每条谱线的短波侧都出现一条弱的伴线，从而证实了氘的存在。
这是原子核质量差异导致里德伯常数发生变化的结果，称为同位素移位。
对于重核，同位素移位并不明显，但是中子数不同会引起核自旋发生改变，光谱结构还是会复杂化，这就是所谓的超精细结构。
今天，原子光谱仍然是研究原子结构的重要方法。
一、实验目的（1）了解光栅光谱仪等常见光谱分析仪器的原理和使用方法； （2）通过测量巴尔末线系的谱线波长，计算氘的里德伯常数。
二、实验原理原子虽然是元素的最小单元，但还具有复杂的核式内部结构，核外是绕核运动的电子。
α粒子散射实验肯定了原子的核式结构，而对核外结构的认识则是从光谱研究开始的。
光谱记录了电磁辐射随波长变化的强度分布，是研究原子结构的重要手段。
通过测量原子发光光谱中各谱线的波长，可以推算出原子的能级结构，从而得到有关原子微观结构的信息。
光谱主要指发射光谱或吸收光谱。
发射光谱是由发光体直接产生的光谱，例如，由炽热的固体、液体和高压气体发光形成的连续光谱和由稀薄气体或者金属蒸汽发光形成的明线光谱都属于发射光谱。
吸收光谱则是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。
吸收光谱中的每条暗线都与物质的特征谱线相对应。
在所有的元素中，氢的原子结构最简单，从氢原子明线光谱理解原子的核外结构也最直观。
氢氘原子光谱实验报告
氢氘原子光谱实验报告氢氘原子光谱实验报告引言：光谱实验是物理学和化学学科中一项重要的实验技术，通过观察和分析物质发射、吸收光的特性，可以揭示物质的组成、结构以及性质等信息。
本次实验旨在通过研究氢氘原子的光谱特性，深入了解原子结构和能级跃迁的规律。
实验方法：实验采用了经典的光谱仪装置，包括光源、光栅、光谱仪和探测器等。
首先，我们将氢氘气体注入光谱仪中，利用光源激发氢氘原子，使其发射特定波长的光。
然后，通过光栅的衍射作用，将光分散成不同波长的光谱线。
最后，使用探测器记录光谱线的强度和位置。
实验结果：在实验过程中，我们观察到了氢氘原子发射光谱的多个谱线。
根据经验公式和已知的光谱线数据，我们可以推导出氢氘原子的能级结构。
在可见光区域，我们观察到了红、黄、绿、蓝等不同颜色的谱线。
这些谱线对应着不同的能级跃迁，从而揭示了氢氘原子内部电子的运动规律。
讨论：通过对氢氘原子光谱的研究，我们可以得到一些有趣的结论。
首先，我们发现氢氘原子的能级结构与氢原子类似，但存在一些微小的差异。
这是由于氘原子的质量稍大，从而导致了能级的微小变化。
其次，我们发现氢氘原子的光谱线相对较宽，这与氘原子的自旋和核自旋耦合有关。
这种耦合导致了能级的分裂，从而使得光谱线变宽。
此外，我们还观察到了氢氘原子的吸收光谱。
当我们通过光源照射氢氘原子时，一部分光被吸收，导致光谱线的减弱或消失。
通过分析吸收光谱，我们可以得到氢氘原子在不同波长下的吸收截面，从而研究原子与光的相互作用。
结论：通过对氢氘原子光谱的实验研究，我们深入了解了原子的能级结构和能级跃迁的规律。
同时，我们也发现了氢氘原子与光的相互作用的一些特性。
这些研究成果对于理解原子结构、光谱分析以及相关应用具有重要意义。
总结：光谱实验是一项重要的实验技术，通过观察和分析物质发射、吸收光的特性，可以揭示物质的组成、结构以及性质等信息。
本次实验通过研究氢氘原子的光谱特性，深入了解了原子结构和能级跃迁的规律。
氢、氘光谱实验报告
由于线的波长为656.28nm，线为410.17nm，波长间隔达246nm。超
过CCD一次测量的光谱范围159nm的范围，所以要分两次测量。测量线 （波长为656.28nm）时的波长时，采用汞灯的（546.07nm，576.96 nm，579.07 nm）三条谱线作为标准谱线来定标；测量，，线（波长分 别为486.13nm，434.047nm，410.174nm）的波长时，采用汞灯的 （404.66nm， 407.78nm，435.84nm）三条谱线作为标准谱线来定标。
间隔――0.1nm 工作范围：起始波长：400nm
终止波长：660nm 最大值：1000 最小值：0 工作状态：负高压：800V（手动调节光栅光谱仪电源上负高压调节旋钮至
800V，此时软件调节不起作用，负高压越高，倍增管 越灵敏）
增益：3 采集次数：20
5．数据扫描： 单击“单程”选项，仪器开始扫描，计算机显示出氢原子和氘原子的
光学多道检测系统的基本框图如图3所示。
图3 光学多道分析器框图 入射光经多色仪色散后在其出射窗口形成λ1-λ2的谱带。位于出 射窗口的多通道光电探测器将谱带的强度分布转变为电荷强弱的分布， 由信号处理系统扫描、读出、经A/D变换后存储并显示在计算机上。 光学多道分析器的优点是所有的像元（N个）同时曝光，整个光谱
，，，代入上式 得：。
实验一 (B) 氢原子光谱的研究 -用光学多道分析器研究氢原子光谱
【目的要求】 1．测定氢原子的巴耳末系发射光谱的波长和氢原子的里德伯常
数。 2．了解光学多道分析器的原理和使用方法。
【仪器用具】 汞灯,氢氘灯,WGD－6型光学多道分析器。
【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、
氢(氘)原子光谱
氢（氘）原子光谱实验报告1、实验目的1.熟悉实实验仪器的用法。
2.求里德伯常数。
2、实验原理原子光谱是线光谱，光谱的排列的规律不同，反映出原子结构的不同，研究原子结构的基本方法之一是进行光谱分析。
3、实验内容1.用汞灯对光栅光谱仪进行定标，保存谱线。
2.测量氢（氘）光谱的谱线，通过“寻峰”求出巴耳末系前 3~4 条谱线的波长。
保存谱图，计算各谱线的里德伯常数RH（RD），然后求平均值。
3.计算普适里德伯常数 R∞，并与推荐值比较，求相对误差。
4、实验数据记录与分析对氢原子光谱进行测量，测得的图像如下图对曲线进行寻峰，读出波长如下表谱线HδHγHβHα光谱波长/nm 410.4 434.6 486.5 656.8 谱线相对能量47.1 457.3 566.1 812.2利用波长的修正值计算真空中氢原子的波长：谱线HδHγHβHα光谱波长/nm 410.4 434.6 486.5 656.8 △ι(nm) 0.116 0.121 0.136 0.181 真空中谱波长410.5 434.7 486.6 657.0 /nm可以计算出里德伯常数谱线HδHγHβHα410.5 434.7 486.6 657.0 真空中谱波长/nmn 6 5 4 6 里德伯常数1.096 1.095 1.096 1.096/107m-1经过计算得R=1.00054*1.096*107m-1=1.096* 107m-1而R推荐值是R∞＝10973731.568549(83)/m，故相对误差为=（1.097-1.096）/1.097=0.06%4.实验结果讨论与心得1实验中由于氢光源的寿命有限，注意在不用时关闭灯源。
2实验过程中突然谱线很乱，怎么调节都调节不行，可能原因是灯源出现问题，换一个氢灯，实验恢复正常。
3实验中噪音可能对实验产生一定的误差。
4.任何实测谱线都有一定的宽度，主要是由以下原因造成的：1) 由海森伯不确定原理，∆E∆t>h，由于测量时间是有限的，故测得的能级有一定展宽。
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班级：电科142
姓名：薛国轩
学号：14461227
一、实验背景 二、实验目的 三、实验原理 四、实验仪器 五、实验内容
六、实验结论
氘？？
实验背景
氘为氢的一种稳定形态同位素，也被称为重氢， 光谱线系的规律与原子结构有内在的联系， 元素符号一般为 D或2H。她的原子核由一颗质 原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。 1885 子和一颗中字组成。在大自然的含量约为一般 年巴尔末发现了氢原子光谱规律，提出了巴尔末 氢的 7000 分之一，用于热核反应，被誉为“未 公式。1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量 来的天然燃料”。
• 2、实验测量 • 连好线，右边是氘灯和电控箱，左边是光栅光谱仪，其中，
电控箱包括电源、信号放大、控制系统和光源系统。确认所 有连线正确连接后，打开电控箱的开关，在运行仪器操作系 统，分别进行氘光谱、钨灯光谱的测量。
• 调节反向电压的大小由小到大，观察光谱有没有出现失真现
象，如果出现失真则适当改变参数，并且降低反向电压的大 小。
实验结论
实验分析
氘光灯： 电压增大，波长不变，测量值增大 相同电压下，测量值随着波长边长而增大
钨光灯：
电压增大，波长不变，测量值增大
相同电压下，测量值随着波长变长而减小
谢谢观赏！！！
不同而变化的规律，对重氢赖曼系进行摄谱分析， 发现了氘。
实验目的
•掌握定量测定氘光谱的方法 •熟悉多功能光栅光谱仪的光学系统、
电子系统和软件系统
实验原理
• 在一块透明的光学玻璃平板上刻有大量的互相平行、
等宽等间距的刻痕，构成光栅。光栅课分为透射光栅， 平面反射光栅等。本实验ψk=Kλ
Ψk指第k级衍射角，（a+b）指的是反射光部分的速度 与漫反射部分的宽度，称为光栅常数，λ表示待测的 波长
实 验 器 材
光 栅 光 谱 仪
氘灯
电控箱
实验内容
1、准备工作
• 开机之前检验光栅光谱仪的单色仪主机、电控
箱、接收单元、计算机连线
• 将入射狭缝宽度、出射狭缝宽度都调至0.1mm
左右
实验内容