光学多道和氢氘同位素光谱
近代物理实验思考题答案
近代物理实验思考题答案【篇一：近代物理实验练习题参考答案】txt>一、填空1.核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。
2.用百分比表示的能量分辨率定义为： r?最大计数值一半处的全宽度?v?100％。
能量分辨率值峰位置的脉冲幅度v0越小，分辨能力越强。
3.?有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。
4.对于不同的原子，原子核的质量不同而使得里德伯常量值发生变化。
5.汞的546.1nm谱线的塞曼分裂是反常塞曼效应。
6.由于氢与氘的能级有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。
7.在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置1/4波片的目的是将圆偏振光变为线偏振光。
8.射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、火花室等。
这些探测器大多用于高能核物理实验。
信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。
根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。
9.测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上，利用线性插值法来进行测量。
10.在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。
11.原子光谱是线状光谱。
12.原子的不同能级的总角动量量子数j不同，分裂的子能级的数量也不同。
13.盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和②卤素管两大类。
坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。
包括起始电压、坪长、坪斜等。
一只好的计数管，其坪长不能过短，对于③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。
坪斜应在⑤0.1----0.01%每伏___以下。
计数管工作时工作点应选在坪区的⑥左1/3-1/2__处。
14.由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用线性插值法测量光谱线波长。
氢氘光谱实验PPT
物理实验教学中心 2017.01.18
实验目的 理解如何用原子光谱方法分析同位素。 了解光栅光谱仪的基本构造，掌握光栅光谱仪测 量光谱的方法。 测算氢氘巴尔末线系前四条谱线的波长、里德伯 常数，并计算氢氘的质量比。
氢原子光谱
n2=5
莱曼系 n2=1 n1=2,3,4,5…
原子核 电子
2M R D R 2 M m
R 为将核的质量视为无穷大(即假定核固定不动)时的里德伯常数。
1 1 H D R R H D
1 1 2 n2 2
M m 2M m 2M m M 1 2M
(10 9 s ) 可以用来测量
快速的光脉冲过程。光电倍增管是光谱工作中最常用的光电器件之一。
实验仪器
电源
氢氘灯
光电倍增管
光谱仪
汞灯
实验仪器
数据采集器 电源
光电倍增管
汞灯
氢氘灯
光谱仪
实验过程和实验报告要求
1.仔细阅读实验操作板，理解实验原理和仪器使用方法。 2.使用光谱仪测量汞灯光谱，记录汞灯谱线位置。 3.使用光谱仪测量氢氘光谱各个谱峰位置，放大后记录氢氘谱峰数据。 4.实验报告要求使用汞灯谱线测量数据与标准数据参考拟合，获得转换 关系方程。 5.将实验测量得到的氢氘光谱数据代入该方程式中，获得近似标准氢氘 谱线数据。 6.计算氢氘谱线的里德伯常数、氢氘核质量比和质子电子质量比。 7.思考题和实验总结。
同位素位移
由于同一元素的不同同位素，它们原子核所拥有的中子数不同，引起原 子核质量差异和电荷分布的微小差异，而引起原子光谱波长的微小差别称为 “同位素位移”。 氢原子核是一个质子，其质量为M，氘核比氢核多一个中子，其质量近 似为2M。氢原子与氘原子的里德伯常数分别为:
多道光谱仪测光谱并光谱分析实验报告
近代物理实验实验报告实验课题：使用光学多道测量光谱与光谱分析班级：物理学061姓名：任军培学号：06180130指导老师：方允樟2008年11月21日一、摘要：本实验通过使用光学多道测量光谱了解和学会使用光学多道分析仪，并学会了通过光学多道分析仪分析氢、氮、氦、氖等光谱。
测量了氢光谱的巴尔末系中Hα、Hβ，Hγ，Hδ四种谱线的波长和里德伯常数。
二、关键词：光学多道分析器里德伯常数光谱三、引言：常用的光谱涉及的波段从X射线，紫外线，可见光，红外线，微波到射频波段。
所以光谱技术是研究物质微观结构的重要手段，它被广泛地应用于医学，生物，化学，地质考古，冶金等许多场所。
光谱实验的数据为了解原子、分子和晶体等精细结构提供了重要依据。
而光学多通道分析器是用平面光栅衍射的方法获得多级衍射光的仪器，用它可对给定波长范围的单色光进行光谱分析，与单缝，双缝衍射相比，平面光栅衍射具有衍射本领大，衍射光线亮，分辨率高等特点。
因而在特征谱线分析中有着广泛的应用。
本实验通过测量各种气体灯光的原子在可见光波段的发射光谱使大家了解光谱与微观结构（能级）间的联系和学习光谱测量的基本方法。
四、正文：1、实验原理衍射包括单缝衍射，双缝衍射和光栅衍射。
它们都可用来测量光波的波长，但由于单缝衍射，双缝衍射在各级衍射的分辨率与亮度存在矛盾，而光栅正好解决了两者间的矛盾，所以实验中大多采用平面光栅来做实验。
光栅一般分两类，一类是透射式(见图1)，另一类是反射式(见图2)。
透射式光栅是在一块平面透明的玻璃板上刻上平行，等间距又等宽的直痕，刻痕部分不透光，两刻痕间能透光，相当于狭缝。
相邻刻痕间的距离d称为光栅常数。
反射式光栅是在镀有金属层的表面上刻划斜的平行等间距刻痕，斜面能反射光。
本实验用反射式平面光栅。
图1平面透射光栅图2平面反射光栅利用现代电子技术和计算机技术接收和处理某一波长范围内光谱信息的光学多通道分析与检测系统的基本框图如图3所示。
光学多道实验报告
光学多道与氢、氘同位素光谱武晓忠201211141046（北京师范大学2012级非师范班）指导教师：何琛娟实验时间：2014.9.16摘要本实验通过光学多道分析仪来研究了H、D的光谱，观察并了解了H、D原子谱线的特征。
H和D的光谱非常相似，但是二者的巴尔末系的同一能级的光谱之间仍有波长差，用光电倍增管可以测量出这个差值。
通过实验我们也学习了光学多道分析仪的使用和基本光谱学技术关键词光学多道H、D光谱1、引言光谱是不同强度的电磁辐射按照波长的有序排列，而原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。
由于氘原子和氢原子核外都只有一个电子，只是里德伯常量有一些差异，因此对应的谱线波长稍有差别。
我们可以在实验中通过测出对应的谱线λ和Δλ来得到二者的里德伯常量和电子与质子的质量比。
2、原理2.1 物理原理可知原子能量状态为一系列的分立值，有一系列的能级，并且当高能级的原子跃迁到低能级的时候会发射光子。
设光子能量为ε，频率为ν，高能级为E2，低能级为E1，则有：ε= hν=E2-E1 （1）从而有ν=E2−E1（2）h由于能量状态的分立，发射光子的频率自然也分立，这些光会在分光仪上表现为分立的光谱线，也就是“线状光谱”。
根据巴尔末公式，对氢原子有1λH =R H(1n12- 1n22) （3）R H为氢原子的里德伯常量。
当n1=2, n2=3,4,5,····时，光谱是巴尔末系，在可见光区域。
对氘原子，同样有1λD =R D(1n12- 1n22)（4）R D是氘原子的里德伯常量，当n1=2, n2=3,4,5,····时，光谱是巴尔末系。
则Δλ =λH-λD= (1R H - 1R D) (122- 1n2)，n=2,3,4, (5)若忽略质子和中子的细微差别，我们可以得到H、D的里德伯常量关系为：R H=R∞m pm p+m e , R D=R∞2m p2m p+m e（6）又知R∞=109737.31cm−1，它是原子核质量为无穷大时候的里德伯常量则1 R H =2（m p+m e2m p+m e）1R D（7）1 R H - 1R D=m e2m p+m e1R DΔλ=m e2m p+m e [1R D∗1/(122- 1n2)]=m e2m p+m eλD（8）由于m e≪m p，则ΔλλD ≈m e2m p（9）因此只要在实验中测出对应谱线λ和Δλ即可得电子和质子质量比。
光学多道与氢氘同位素光谱
光学多道与氢氘同位素光谱
首先，光学多道谱仪是一种用于测量光谱的仪器。
它通过将光分散成不同波长的组成部分，并将其定量地记录下来，从而提供了有关光的能量分布和波长特性的信息。
光学多道谱仪通常由光源、入射系统、分光系统、检测器和数据处理系统等组成。
它可以用于研究物质的吸收、发射、散射等光学性质，从而揭示物质的结构和特性。
氢和氘是两种同位素，它们的原子核中分别含有一个质子和一个中子，或一个质子和两个中子。
由于氢和氘的核结构不同，它们的光谱特性也有所不同。
氢氘同位素光谱研究主要关注氢和氘在光谱中的吸收、发射、散射等现象，以及它们与其他物质相互作用的过程。
在研究氢氘同位素光谱时，可以使用光学多道谱仪来记录氢和氘的光谱信息。
通过测量氢氘光谱的特征峰的位置、强度和形状等参数，可以获得有关氢氘同位素的结构、能级和相互作用等信息。
这对于理解原子和分子的性质、反应机制以及物质的动力学过程具有重要意义。
此外，研究氢氘同位素光谱还可以应用于其他领域。
例如，在
天文学中，通过观测氢氘同位素的光谱可以研究星系、星际介质和
宇宙的演化过程。
在化学和生物化学中，氢氘同位素标记技术被广
泛应用于研究分子结构、代谢途径和药物代谢动力学等方面。
总结起来，光学多道与氢氘同位素光谱是一个涉及到光学和原
子物理的研究领域。
通过使用光学多道谱仪来记录氢氘光谱的信息，可以获得有关氢氘同位素的结构、能级和相互作用等重要信息。
这
对于理解物质的性质、反应机制以及宇宙的演化过程具有重要意义。
氢氘光谱
实验五 氘原子光谱一.实验目的1.了解造成光谱的同位素移位的原因。
2.了解利用氢原子光谱的同位素移位测量质子与电子质量比的原理。
3.学会使用多功能光栅光谱仪。
二.实验器材氢氘灯 多功能光栅光谱仪 三．实验原理同位素是英国人索迪于1911年开始使用的。
1919年英国物理学家阿斯顿（F. W. Aston ）制成了用来分离不同质量并测定粒子质量的粒子质谱仪，把研究同位素的方法提高了一大步。
阿斯顿利用质谱仪在71种元素之中，陆续找到了202种同位素之多，这为我们认识同位素，开始积累了大量资料。
为了寻找氢的同位素，人们前后用了十几年的时间，而没有得出肯定的结果。
1931年初，有人从理论上推导，认为应该有质量数为2的氢同位素存在，并且估算出2H:1H=1:4500的比例。
1931年年底，美国哥伦比亚大学的尤里教授和他的助手们，把四升液态氢在三相点14°K 下缓慢蒸发，最后只剩下几立方毫米液氢，然后用光谱分析。
结果在氢原子光谱的谱线中，得到一些新谱线，它们的位置正好与预期的质量为2的氢谱线一致，从而发现了重氢（deuterium ），即氘，符号D 。
自然界中许多元素都存在同位素，它们的原子核具有相同数量的质子，但中子数不同，在谱线上，同位素对应的谱线会发生移位，称同位素移位。
移位大小与核质量有关：核质量越轻，移位效应越大，因此氢具有最大的同位素移位。
据玻尔理论，原子的能量是量子化的，即具有分立的能级；当电子从高能级跃迁到低能级时，原子释放出能量，并以电磁波形式辐射。
氢与类氢原子的巴耳末系对应光谱线波数为)121()1()4(22230442nm m c h Z e m z e e -+=πεπσ则类氢原子的里德伯常数可写成()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=z e e Z mm c h Z e m R 1142320242πεπ∞→z m 即假定原子核不动，则有()ch z e m R e 32024242πεπ=∞因此有ze Z m m R R +=∞1R Z 随原子核质量m z 变化，对于不同元素或同一元素的不同同位素R Z 值不同，m z 对R z 影响很小，因此氢和它的同位素的相对波数很接近，在光谱上开成很难分辨的双线或多线。
近代物理实验报告2013--光学多道与氢氘光谱
光学多道与氢氘同位素光谱作者：北师南乡子 实验日期： 2013年9月 指导教师：王海燕 【摘要】本实验先利用CCD 光学多道系统，通过对已知波长的氦、氖光谱进行定标测量氢光谱巴耳末系的谱线，然后用单色仪测量氢氘同位素光谱，得到氢氘光谱的波长值；利用这些测得值计算出了氢、氘的里德伯常量分别为R H =109685.07cm -1和R D =109715.98cm -1，同时通过计算得出了质子与电子质量之比为/p e m m =1783.18，与理论值1836.15相比误差为2.88%。
关键词：光学多道 、CCD 、氢氘光谱、光电倍增管一、 引言光谱学在原子分子物理、天文物理、等离子体物理、激光物理和材料物理等物理学科中有重要作用。
纵观整个光谱学史，氢光谱的实验和理论研究都占有特别重要的地位。
在1885年，瑞士物理学家巴耳末就发现了巴耳末公式，即可见光区氢光谱谱线波长的规律。
1892年美国物理学家尤雷等发现氢的同位素氘（D ）的光谱。
氢原子和氘原子的核外都只有一个电子，故光谱极为相似，但由于原子核质量的不同波长也有所差别，这种差别就称为“同位素位移”。
本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点， 并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术。
二、 实验原理在原子体系中，原子的能量状态是量子化的。
用1E 和2E 表示不同能级的能量，ε表示跃迁发出光子的能量，h 表示波尔兹曼常量，ν表示光子的频率，对于原子从低能级到高能级的跃迁我们有：21h E E εν==-，其中21E E hν-=（1） 由于原子能级的分立，频率ν也为分立值，在分光仪上表现为一条条分立的“线性光谱”，这些频率由巴耳末公式确定：H 原子：2212111H H R n n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ （2） 其中1n 和2n 为轨道量子数，H R 为氢原子的里德伯常数。
当1n =2，2n =3，4，5……时，公式（2）对应氢原子巴耳末系。
光学多道与氢、氘同位素光谱.
近代物理实验报告[光学多道与氢、氘同位素光谱]学号：[201311141925]学生姓名：[张静]指导教师：[王海燕]实验时间：[2015年9月25日]摘要：本实验利用光学多道分析仪，以氦（He ）、氖（Ne ）为标准谱进行定标测量了氢光谱，并在此基础上用光电倍增管对氢、氘谱线进行分析，测出氢、氘在巴耳末线系的谱线波长，求出了氢、氘的里德伯常量分别为R H =109657.218cm -1，R D =109625.62cm -1，根据实验数据，画出了氢的巴耳末系跃迁能级图，最后通过计算得出电子与质子质量之比为m e /m p =0.000549,与理论值0.000545的相对误差为0.734%。
关键词：光学多道仪、CCD 光电探测器、光电倍增管、光栅多色仪、氢氘光谱一、引言光谱学是一门主要涉及物理学及化学的重要交叉学科，通过光谱来研究电磁波与物质之间的相互作用。
光谱是一类借助光栅、棱镜、傅里叶变换等分光手段将一束电磁辐射的某项性质解析成此辐射的各个组成波长对此性质的贡献的图表。
从19世纪中叶起实验光谱学一直是光谱学研究的重要课题之一。
氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家A.J.埃斯特朗探测出来的（光波波长的单位即以他的姓氏命名，1埃等于10-8厘米）。
此后的20年中，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。
1885年，从事天文测量的瑞士科学家J.J.巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线的位置。
此后便把这一组线称为巴耳末系。
1889年，瑞典光谱学家J.R.里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们都能满足巴尔末公式。
其中R 的值对于所有元素的线系都几乎相同，称为里德伯常数。
1892年，尤雷（H.C.Urey ）等发现氢(H)同位素——氘(D)的光谱。
氢氘原子核外都只有一个电子，光谱极为相似，但由于原子核质量不同，故其对应谱线波长稍有差别，即存在“同位素位移”。
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光学多道和氢氘同位素光谱【摘要】：本实验主要利用光学多道分析仪研究氢氘光谱并得到氢氘光谱的能级图。
使用已知波长的氦光谱进行定标测量了氢光谱，并在此基础上测量氢氘同位素光谱，修正获得了氢氘光谱的波长值；利用这些测得值计算出了氢氘的里德伯常量分别为H R =109811.87cm -1，= 109840.39cm -1。
利用氢氘光谱的波长差计算得出了电子与质子质量之比为=1906.84。
关键词：光学多道分析仪、氢氘光谱，CCD ，光电倍增管一、实验引言：光谱是不同强度的电磁辐射按照波长的有序排列。
光谱学是研究各种物质的光谱特征，并根据这些特征研究物质结构、物质成分和物质与电磁辐射的相互作用，以及光谱产生和测量方法的科学。
光谱学在物理学各分支学科中都占有重要地位，而且在很多方面有着广泛的应用。
在光谱学史上，氢光谱的实验和理论研究都占有特别重要的地位。
1885年，巴耳末（J.J.Balmer ）发现了可见光区氢光谱线波长的规律。
1892年，尤雷（H.C.Urey ）等发现氢(H)的同位素氘(D)的光谱，氢氘原子对应的谱线波长存在“同位素位移”。
本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点， 并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术。
二、实验原理：（一、）在原子体系中，原子的能量状态是量子化的。
用1E 和2E 表示不同能级的能量，ε表示跃迁发出光子的能量，h 表示波尔兹曼常量，ν表示光子的频率，对于原子从低能级到高能级的跃迁我们有：21h E E εν==-，其中21E E hν-=（1） 由于原子能级的分立，频率ν也为分立值，在分光仪上表现为一条条分立的“线性光谱”，这些频率由巴耳末公式确定： H 原子：2212111H H R n n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ （2） 其中1n 和2n 为轨道量子数，H R 为氢原子的里德伯常数。
当1n =2，2n =3，4，5……时，公式（2）对应氢原子巴耳末系。
同理，D 原子：2212111D D R n n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭ （3） 其中1n =2，2n =3，4，5……时对应氘原子巴耳末系，D R 为氘原子的里德伯常数。
氢原子和氘原子巴耳末系对应的波长差为：12211112H D H D R R n λλλ-⎛⎫⎛⎫∆=-=-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，n =3，4，5……， （4）其中p H p em R R m m ∞=+，22p D p em R R m m ∞=+，R ∞＝109737.31cm -1 （5）由公式（5）可得：1122p e H p e D m m R m m R ⎛⎫+=⎪ ⎪+⎝⎭ （6） 因此：1112e H D p e Dm R R m m R -=+ （7） 有： 12211222ee D D p e p e m m R m m n m m λλ-⎡⎤⎛⎫∆=-= ⎪⎢⎥++⎝⎭⎣⎦ （8） 由于p m >>e m ，所以：2eDpm m λλ∆≈（9） 测出对应谱线波长及波长差便可通过公式（9）计算出出电子和质子的质量比。
（二、）仪器光学多道分析仪（Optical Multi-channel Analyzer简称OMA），主要由光学多色仪，电荷耦合器件(CCD)或光导摄像管和数据处理系统三大部分组成，是一种采用多通道法检测和显示微弱光信号的光电子仪器。
本实验所用光学多道分析仪由光栅多色仪，CCD接受单元，电子信号处理单元，A/D采集单元和计算机组成。
实验装置如图一所示。
图一、实验装置图图二、光栅多色仪光路图（三、）光栅多色仪光路图如图二所示，通过入射狭缝S1的光经平面镜M１反射后，被凹面准光镜M２反射为平行光投射到光栅G上。
由于光栅的衍射作用，不同波长的光被反射到不同的方向上再经凹面物镜M３反射，成像在CCD感光平面所在的焦面S2上，或由可旋入的平面镜M４反射到观察窗S3上。
（三、）CCD光电探测器CCD（电荷耦合器件）可以将光学图像转换为电学“图像”，即电荷量与该处照度大致成正比的电荷包空间分布，因此，它可以“同时”探测到空间分布的光信号。
我们实验所用的是具有2048个像元的线阵列CCD器件，感光像元将信号光子转变为信号电荷，并实现电荷的存储、转移和读出，其工作原理如图三。
图三、CCD工作原理当二极管受光照时，被吸收的光子产生电子-空穴对，其中电子被吸收到电荷反型区，形成电荷的存储。
将按一定规则变化的电压脉冲加到CCD各相元电极上，电极下的点荷包就能按一定方向移动，发生电荷的转移。
转移到CCD输出端的信号电荷在输出电路实现电荷-电压（U/A）线性变换，完成电荷的读出。
（四、）光电倍增管光电倍增管是一种具有高灵敏度与超快响应时间的光探测元件，一般光电倍增管在其响应范围最佳的近红外光区到紫外光区，可以将只有数百个光子的光讯号转换为有用的脉冲电流，进而利用此脉冲电流来做讯号的分析。
光电倍增管是依据光电子发射、二次电子发射和电子光学的原理制成的.光阴极在光子作用下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加速,聚焦于第一次极.这些冲击次极的电子能使次极释放更多的电子,它们再被聚焦在第二次极.这样，一般经十次以上倍增,放大倍数可达到 108～1010。
最后，在高电位的阳极收集到放大了的光电流；输出电流和入射光子数成正比，而整个过程时间约10-8秒。
图四、光电倍增管剖面结构图三、实验内容：实验仪器：光学多道分析仪实验步骤：1、准备根据公式估算氢和氘光谱巴耳末线系中=3，4，5，6几条谱线的波长，打开稳压电源，待工作正常，做好开机的准备。
2、用CCD光学多道系统测量氢光谱选择光谱仪处于CCD的工作模式，并进入“WDG-8A-CCD”软件，等待初始化。
在软件中依次单击“运行”、“实时采集”，使计算机进入光谱采集状态。
将多组灯中的氢灯置于狭缝前，以氢谱巴耳末线系的波长分布作为参考，调节CCD的中心波长位于某一条谱线附近。
调节氢灯光源的位置，确认能够观察到氢谱线，然后换上标准氦灯。
反复调节CCD中心波长的位置，使得在同一个摄谱范围内即可观察到待测氢谱线，也可以观察到至少三条氦谱线。
在这一前提下，只测量24,5n=的两条谱线的波长。
波长定标：利用软件对标准氦谱线定标。
测谱：不改变摄谱范围的前提下，重新放上氢灯，通过以定的标测出氢谱线的波长值。
再将中心波长定在另一条氢谱线附近，重复上述测量。
3、用光电倍增管测量氢氘光谱在CCD的工作方式下放上氢氘灯，调节各参数如光缝宽度，使谱线的强度尽量强并且氢谱线和氘谱线能明显分离，然后退出CCD工作状态。
将工作方式改为光电倍增管，点击“WDG-8A光电倍增管”操作系统，等待系统初始化。
调节光电倍增管的负高压至800V。
选择工作范围在某条氢谱线附近，通过软件扫描观察谱线强度是否合适，氢氘谱线是否分离。
如果不能符合要求则需要重新调节参数。
参数调节完毕后，使仪器的扫描范围为400nm至660nm。
扫描，获得氢氘光谱。
将第2步中测量的氢谱线波长对现在的数据进行修正，测出氢氘光谱线的相应波长。
四、实验结果极其分析：（一、）由公式pHp emR Rm m∞=+，22pDp emR Rm m∞=+计算得HR=109677.58cm-1，=109707.44 cm-1。
nHλ（nm）（nm）3 656.47 656.294 486.27 486.145 434.17 434.056 410.29 410.187 397.12 397.02（二、）用CCD 光学多道系统测量氢光谱用He 的471.32nm 和492.19nm 的波长定标，得到n=4时的H 的波长是485.42nm 用He 的438.79nm 和447.15nm 的波长定标，得到n=5时的H 的波长是434.03nm （三、）用光电倍增管测量数据应用光电倍增管单程扫描可获得氢氘光谱，在400nm 到600nm 波长范围内的光谱图如下所示：图五、氢氘光谱 图六、氢氘光谱分裂 影响氢氘光谱的分裂因素：入射光位置处的狭缝大小，光源的入射方向等等 氢氘光谱光电倍增管测量值： n=3时，H λ=656.69nm ，=656.49nm ； n=4时，H λ=486.63nm ，=486.51nm ；n=5时，H λ=434.87nm, =434.77nm ；n=6时，H λ=410.15nm ，=410.05nm ；n=7时，H λ=397.06nm ，=397.00nm 。
(1)在定标时，有485.42nm ，而测得值为486.63nm ，差值为;1.2nm 在定标时，有434.03nm ，而测得值为434.87nm ，差值为0.84nm ， 则应修正：（0.84+1.2）/2=1.0nm(2)以上的测量的是空气中的谱线波长，下面通过计算得出在真空中相应的波长值： 若真空中波长为，空气中的波长为，空气的折射率为，则=n （10）空气的折射率由下式决定：01111g n p ben atp at--=•-++ （11）g n 是标准大气压（0t C ︒=0p p =0e =）下群速度折射率，24351g n A B C λλ=+++（12）其中72876.0410A -=⨯，7216.28810B m μ-=⨯，740.13610C m μ-=⨯在这里，因为实验是在室温、室压的情况下完成的，所以需要计算n ，p=p 0，t=25︒C,相对湿度为30%，经查找计算可得水蒸气压力近似为1kpa ：表二、氢光谱的数据： 谱线对应上能级n 2 3 4 5 6 实测波长/nm656.69486.63 434.87 410.15 （空气中的）谱线波长/nm(修正) 655.69 485.63 433.87 409.15 折射率g n 1.000299 1.000309 1.000315 1.000319 空气折射率n01111g n p ben atp at--=•-++ 1.0002741.0002831.0002891.000292真空中波长/nm =n655.87 485.77 433.99 409.26 波数01~λν=/410⨯1-cm1.5246922.058587 2.3042006 2.4434344 谱线跃迁下能级 2222里德堡常数)n 121(~22-÷=νH R /1-5cm 10⨯ 1.097778241.097913067 1.097238381 1.09954548里德堡常数平均值/1-cm 109811.87 与计算值误差/%0.122% 上能级光谱项1-52cm 10/nH R 0.12200.068630.043920.03050下能级光谱项1-52cm 10/2H R 0.2745 0.2745 0.2745 0.2745表三、氘光谱的数据 谱线对应上能级n 2 3 4 5 6 实测波长/nm656.49486.51 434.77 410．05 （空气中的）谱线波长/nm 修正 655.49 485.51 433.77 409.05 折射率g n 1.000299 1.000309 1.000315 1.000319 空气折射率n01111g n p ben atp at--=•-++ 1.0002741.0002831.0002891.000292真空中波长/nm =n655.66 485.64 433.89 409.17 波数01~λν=/410⨯1-cm1.52518072.059138 2.3047316 2.4439719 谱线跃迁下能级 2222里德堡常数)n 121(~22-÷=νD R /1-5cm 10⨯ 1.098130104 1.098206933 1.097491238 1.099787355里德堡常数平均值/1-cm 109840.39 与计算值误差/%0.121% 上能级光谱项1-52cm 10/n H R 0.12200.068650.043930.03051下能级光谱项1-52cm 10/2H R 0.2746 0.2746 0.2746 0.2746表四、n ----2H R n 图七、2HR n 的变化图 n2HR n（cm -1） 2 27452.967 312201.3191000200030004000500060007000800014710131619222528313437n图八、氢光谱(1为H α，2为H β) 图九、氘光谱（1为D α，2为D β） （四、）质子与电子的质量之比：其中的波长值为利用实验测得的里德堡常数计算所得H λ0（nm ）0D λ（nm ）H D λλλ∆=-0（nm ）655.667655.497 0.170 1867.93 485.679 485.553 0.126 1926.79 433.642 433.529 0.113 1918.26 409.792409.6850.107 1914.41p em m =1906.84理论上的p em m 约为1836.15，则测量值的相对误差为3.8%。