【实验报告】物理仿真实验氢氘光谱拍摄实验报告范本
氘光谱实验报告
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
物理实验报告_光学多道与氢氘光谱
光学多道与氢氘同位素光谱摘 要：本实验利用光学多道分析仪研究氢氘光谱。
首先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 =109717.82cm -1，=109747.00 cm -1。
得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图；通过计算得出了电子与质子质量之比为=1881.40,与理论值1836.15的相对误差为2.46%。
关键词：光学多道分析仪，氢、氘同位素光谱，CCD ，光电倍增管1. 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，而且在生物学、考古学等诸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。
2. 实验原理2.1物理原理在原子体系中，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 HR 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。
氢光谱的实验报告
一、实验目的1. 了解氢原子与氘原子的光谱特性。
2. 学习使用光栅光谱仪进行光谱测量。
3. 测定氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长。
4. 通过实验，验证玻尔原子能级理论。
二、实验原理1. 根据玻尔的原子能级理论，氢原子的能级公式为：E_n = -13.6 eV / n^2，其中n为能级量子数。
2. 光谱线的波长与能级差有关，根据能量公式 E = hc / λ，可以得到光谱线的波长公式：λ = hc / (E_n - E_m)，其中h为普朗克常数，c为光速，E_n和E_m分别为两个能级的能量。
3. 氢原子的里德伯常数为R_H = 1.0973******** 10^7 m^-1。
三、实验内容1. 连接光栅光谱仪，调节光栅光谱仪至氢氘灯的波长范围。
2. 打开氢氘灯，调整光谱仪的探测器至最佳位置。
3. 采集氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱数据。
4. 利用光谱仪的数据处理软件，对光谱数据进行处理，得到氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长。
四、数据处理1. 根据光谱数据，绘制氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱图。
2. 计算氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长。
3. 利用里德伯常数，计算氢原子与氘原子的里德伯常数。
五、实验结果与分析1. 通过实验，得到氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长。
2. 计算得到氢原子的里德伯常数为 1.0973******** 10^7 m^-1，与理论值相符。
3. 计算得到氘原子的里德伯常数为 1.0973******** 10^7 m^-1，与理论值相符。
六、结论1. 通过实验，验证了玻尔原子能级理论在氢原子与氘原子光谱中的应用。
2. 了解了氢原子与氘原子的光谱特性，以及光栅光谱仪的使用方法。
注：本实验报告仅供参考，具体实验步骤和数据可能因实验条件而异。
氢氘谱实验报告
一、实验目的1. 通过氢氘谱实验，了解氢和氘原子的光谱特性，掌握光谱分析的基本方法。
2. 测量氢和氘原子的巴耳末系发射光谱的波长，计算里德伯常数。
3. 掌握WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪的使用方法。
二、实验原理氢原子光谱是量子力学发展的重要基础，通过研究氢原子的光谱，可以了解原子的能级结构和跃迁规律。
巴耳末系是氢原子光谱中可见光区域的谱线系，其波长满足公式：\[ \frac{1}{\lambda} = R_H \left( \frac{1}{2^2} - \frac{1}{n^2} \right) \]其中，\(\lambda\) 为光波长，\(R_H\) 为里德伯常数，\(n\) 为整数（\(n = 3, 4, 5, \ldots\)）。
氘原子是氢的同位素，其原子核质量略大于氢原子核。
因此，氘原子的光谱与氢原子光谱有一定的相似性，但里德伯常数略有差异。
三、实验仪器1. 氢氘灯2. WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪3. 狭缝4. 光栅5. 摄谱仪6. 滤光片7. 望远镜8. 光电倍增管四、实验步骤1. 将氢氘灯安装于光谱仪的光源位置，调整狭缝宽度，使光通过狭缝。
2. 将光栅光谱仪的入射狭缝与狭缝对齐，调整光栅角度，使光谱仪的出射狭缝与光栅垂直。
3. 将滤光片插入光谱仪的光路中，选取适当的波长范围。
4. 将望远镜对准光谱仪的出射狭缝，调整望远镜的焦距，使光谱清晰。
5. 使用光电倍增管记录光谱数据，测量氢和氘原子的巴耳末系发射光谱的波长。
6. 根据测量结果，计算氢和氘原子的里德伯常数。
五、实验结果1. 氢原子的巴耳末系发射光谱波长：- \( \lambda_1 = 656.3 \, \text{nm} \)- \( \lambda_2 = 486.1 \, \text{nm} \)- \( \lambda_3 = 434.0 \, \text{nm} \)- \( \lambda_4 = 410.1 \, \text{nm} \)2. 氘原子的巴耳末系发射光谱波长：- \( \lambda_1 = 656.5 \, \text{nm} \)- \( \lambda_2 = 486.2 \, \text{nm} \)- \( \lambda_3 = 434.1 \, \text{nm} \)- \( \lambda_4 = 410.2 \, \text{nm} \)3. 氢原子的里德伯常数：\( R_H = 1.097 \times 10^7 \, \text{m}^{-1} \)4. 氘原子的里德伯常数：\( R_D = 1.097 \times 10^7 \, \text{m}^{-1} \)六、误差分析1. 光栅光谱仪的分辨率有限，导致测量结果存在一定的误差。
氢氚光谱实验报告
一、实验目的1. 了解氢氚原子光谱的基本原理和实验方法；2. 通过实验，观察氢氚原子光谱的巴耳末系，测量谱线波长，计算里德伯常数；3. 比较氢和氚原子光谱的差异，分析同位素效应。
二、实验原理氢氚原子光谱实验基于玻尔理论，通过测量氢和氚原子光谱的巴耳末系谱线波长，计算里德伯常数，从而验证玻尔理论。
氢氚原子光谱实验原理如下：1. 氢原子光谱：氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。
当氢原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子，形成光谱线。
根据玻尔理论，氢原子光谱的波长可以用以下公式表示：λ = R_H (1/n1^2 - 1/n2^2)其中，λ为光子的波长，R_H为里德伯常数，n1和n2分别为电子跃迁前后的能级，n1 < n2。
2. 氢氚原子光谱：氚是氢的同位素，原子核中含有一个质子和两个中子。
由于氚原子核质量大于氢原子核，其里德伯常数会略有不同。
通过测量氢和氚原子光谱的巴耳末系谱线波长，可以计算出两种同位素的里德伯常数，并分析同位素效应。
三、实验仪器与设备1. 光栅光谱仪：用于测量光谱线波长；2. 氢氚灯：提供氢和氚原子光谱光源；3. 激光切割机：用于切割光栅；4. 光栅：用于分光；5. 计算机及数据处理软件：用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 将光栅光谱仪调至合适的工作状态，确保仪器稳定；2. 将氢氚灯接入光谱仪，调整光谱仪参数，使光谱仪能够接收氢和氚原子光谱；3. 打开氢氚灯，观察光谱仪屏幕，调整光栅角度，使光谱线清晰；4. 记录氢和氚原子光谱的巴耳末系谱线波长；5. 根据实验数据，计算氢和氚的里德伯常数；6. 分析实验结果，比较氢和氚原子光谱的差异，讨论同位素效应。
五、实验数据与结果1. 氢原子光谱巴耳末系谱线波长（单位：nm）：- 656.3- 486.1- 434.0- 410.12. 氢原子里德伯常数（R_H）：1.0973731×10^7 m^-13. 氚原子光谱巴耳末系谱线波长（单位：nm）：- 656.3- 486.2- 434.2- 410.24. 氚原子里德伯常数（R_D）：1.0973727×10^7 m^-1六、分析与讨论1. 实验结果表明，氢和氚原子光谱的巴耳末系谱线波长相近，但略有差异。
氢氘光谱实验
氢氘光谱实验
实验要求：拍摄氢氘原子光谱，测出氢氘巴尔末线系的前四对谱线波长，计算氢氘里德伯常数。
⏹光栅转角的选取
WPS—1型两米光栅摄谱仪使用一级摄谱时一次摄谱范围为1080Å。
要拍摄氢氘的巴尔末系前4条谱线（6500～4100Å左右）要采用几个光栅转角，如何选取？
⏹哈德曼光阑的使用
因此，需在不移动暗盒时拍摄底片。
⏹用Fe谱作为标准谱，铁弧作为标准光源
由于铁弧光谱谱线丰富，遍布整个可见光及紫外范围，其各谱线波长已被精确测定并制成铁光谱，因此常作为测定未知谱线的标准比较光源
在应用线性插入法时，假定了摄谱仪的线色散率是常数，而实际上摄谱仪的线色散率是波长的函数，因此，在选用比较谱线时，必须选用两条最靠近的已知谱线，一般要求λ1，λ2波长相差几埃。
常用阿尔比长仪测量谱线间的距离。
⏹多功能光谱仪
结构与2M光栅摄谱仪基本相同，多一个步进电机，驱动光栅转动。
光电转格→数据采集与接口电路→计算机
问题：
出射的光口是狭缝不是一个谱面，在计算机是如何获得谱图的？
你在实验过程中是如何通过改变光栅转角获得光谱图的？
多功能光谱仪不再有哈德曼光栏，而是未知谱与标准谱分别拍摄和获得，如何通过标准谱的波长测量未知谱线波长？
用Hg灯作为标准谱光源，而不是用铁弧作为标准谱光源。
在多能光谱仪中，能否用铁弧作为标准谱光源，困难在何处？。
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 o左右），计算氢氘里德伯常数。
3. 通过实验，计算氢和氘的原子核质量比/D H M M ,计算质子与电子的质量比。
【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 0.1120.1102.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”。
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物理仿真实验氢氘光谱拍摄实验报告范本
一、实验目的
1．掌握氢氘光谱各谱线系的规律，即计算氢氘里德伯常数RH，RD的方法。
2．掌握获得和测量氢氘光谱的实验方法。
3．学习光栅摄谱仪的运行机理，并学会正确使用。
二、实验仪器及其使用方法
WPS-1自动控制箱，光源：铁电极。
电弧发生器，光源：氢氘放电管。
中间光阑，哈德曼光阑，摄谱窗口。
平面光栅摄谱仪是以平面衍射光栅作为色散元件的光谱仪器。
它的光学系统用Ebert-Fastie装置（垂直对称式装置），其光学系统如图2所示。
由光源B(铁电极、氢氘放电管)发射的光，经过消色差的三透镜照明系统L均匀照明狭缝S，再经反射镜P折向球面反射镜M下方的准光镜O1上，经O1反射，以平行光束射到光栅G上，经光栅衍射后，不同方向的单色光束射到球面反射镜的中央窗口暗箱物镜O2处，最后按波长排列聚焦于感光板F上，旋转光栅G，改变光栅的入射角，便可改变拍摄谱线的波段范围和光谱级次。
这种装置的入射狭缝S和光谱感光板是垂直平面内对称于光栅G放置的，由于光路结构的对称性，彗差和像散可以矫正到理想的程度，使得在较长谱面范围内，谱线清晰、均匀。
同时由于使用球面镜M同时作为准直物镜和摄谱物镜，因此不产生色差，且谱面平直。
使用摄谱仪做光谱实验时必须注意以下事项：
（1）摄谱仪为精密仪器，使用时要注意爱护。
尤其是狭缝，非经教师允许，不可以随意调节各旋钮，手柄均应轻调慢调，旋到头时不能再继续用力，不要触及仪器的各光学表面；
（2）燃电弧时，注意操作安全。
电弧利用高频高压，点燃后不要用手触及仪器外壳；更换电极时要切断高压电，用绝缘性能好的钳子或手套来更换；电弧有强紫外线辐射，使用时要戴防护眼镜；
（3）铁弧电极上不能有氧化物，应经常磨光，呈圆锥形；调节两电极头之间的距离，注意电极头成像不要进入中间光阑。
三、实验原理
巴尔末总结出来的可见光区氢光谱的规律为：
（n = 3，4，5 ……）
式中的B=364.56nm。
此规律可改写为：
式中的为波数，为氢的里德伯常数（109 678cm）。
根据玻尔理论或量子力学中的相关理论，可得出对氢及类氢离子的光谱规律为：
其中，和为整数，z为该元素的核电荷数，相应元素的里德伯常数为：
其中，m和e为电子的质量和电荷，c是真空中的光速，h为普朗克常数，M为原子核的质量。
显然，随元素的不同R应略有不同，但当认为M→∞时，便可得到里德伯常量为：
这与玻尔原子理论（即电子绕不动的核运动）所推出的R值完全一样。
现在公认的
的值为：m，这与理论值完全符合。
有了这样精密测定的里德伯常量，又可以反过来计算还没有测定的某些元素的里德伯常数。
即：
比如应用到氢和氘为：
可见，氢和氘的里德伯常数是有差别的，其结果就是氘的谱线相对于氢的谱线会有微小的位移，叫同位素位移。
和是能够直接精确测量的量，测出它们，也就可以计算出氢和氘的里德伯常数。
同时还可以计算出氢和氘的原子核质量比。
式中是已知量。
注意：波长应为真空中的波长，同一光波，在不同介质中波长是不同的，唯有频率及对应光子的能量是不变的，我们的测量往往是在空气中进行的，所以为精确得到结果时应将空气中的波长转换为真空中的波长。
四、测量内容及数据处理
测量内容
1.拍摄氢氘和铁的光谱。
按实验要求，拟好摄谱程序表格，调好光路后，按程序用哈特曼光栏的相应光孔，分别拍下氢氘和铁的光谱。
2．显示谱片。
取下底片盒，到暗室进行显影，定影、水洗等处理得到谱片。
3．观察和测量氢氘光谱线的波长。
在光谱投影仪上观察谱片上的光谱，区分铁光谱和氢氘光谱，基于在很小的波长范围内可以认为线色散是个常数。
如下图所示.用线性内插法就可以算出待测的谱线的波长。
在映谱仪上用直尺进行粗测，在阿贝比长仪上进行精确测量计算出氢氘谱线的波长。
4.数据处理。
计算出氢氘的里德伯常数，确定其不确定度，给出实验结果表达式。