氢、氘光谱实验报告
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
实验报告实验目的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，并学会正确使用实验原理1、根据玻尔的原子能级理论以及适当的近似可以得到类氢原子的里德伯常数为：)1(Ze Z m m R R +=∞所以氢和氘的混合气体的谱线相近，较难区分。
2、由公式)1()1()1(DH H D H H H D H D H R R -=-=-=-=∆λσσλλλλλλλ 可以通过实验测得氢和氘的巴耳末线系的前几条谱线的谱长及其波长差，可求得氢与氘的里德伯常数R H 、R D 。
3、由公式De He H D m m m m R R /1/1++=得到：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=11H De H H D H D R R m m R R m m 将实验测得的HDR R 代入上式，可求得氘与氢原子核的质量比H Dm m /。
实验内容表1是测Hg 光谱所得的数据数据处理根据氢和类氢原子的巴耳末线系对应光谱线波数)121()1()4(222320242nm m c h Z e m Zee -+=πεπσ 可知Z m ∝σ，故而双线之中波长较短的是D 的谱线，较长的是H 谱线。
又由公式⎪⎭⎫⎝⎛-=22121n R H H σ 及⎪⎭⎫⎝⎛-=22121n R D D σ 可得：n=3时，H λ=655.67nm ，H R =)3121(122-H λ=7100981.1⨯D λ=655.47nm ，D R =)3121(122-D λ=7100984.1⨯n=4时，H λ=485.97nm ，H R =)4121(122-H λ=7100975.1⨯D λ=485.83nm ，D R =)4121(122-D λ=7100978.1⨯n=5时，H λ=434.25nm ，H R =)5121(122-H λ=7100966.1⨯D λ=434.14nm ，D R =)5121(122-D λ=7100968.1⨯ n=6时，H λ=410.29nm ，H R =)6121(122-H λ=7100968.1⨯D λ=410.19nm ，D R =)6121(122-D λ=7100970.1⨯ 所以，H R 的平均值-H R =7100972.1⨯，标准差H σ=3108557.6⨯，A 类不确定度AH U =4H σ=3104278.3⨯。
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”。
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。
实验报告：氢氘光谱
实验报告赵妍PB05210375实验题目：氢氘光谱实验目的：本实验以氘原子光谱为研究对象，研究获得同位素光谱的实验方法、分析方法及其在微观测量中的应用。
实验原理：1、原理根据玻尔理论，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。
氢和类氢原子的巴耳末线系对应光谱线波数为)121()1()4(222320242n m m c h Z e m Zee -+=πεπσ（1）因此类氢原子的里德伯常数可写成：)1(Z e Z m m R R +=∞ch Z e m R e 320242)4(2πεπ=∞由此可见，R Z 随原子核质量m Z 变化，对于不同的元素或同一元素的不同同位素R Z 值不同。
m Z 对R Z 影像很小，因此氢和它的同位素的相应波数很接近，在光谱上形成很难分辨的双线或多线。
设氢和氘的里德伯常数分别为R H 和R D ， 氢和氘光谱相应的波长差为：)1()1()1(DH H D H H H D H D H R R-=-=-=-=∆λσσλλλλλλλ因此，通过实验测得氢和氘的巴耳末线系的前几条谱线的谱长及其波长差，可求得氢与氘的里德伯常数R H 、R D 。
进而：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫⎝⎛=11H De H H D H D R R m m R R m m式中eHm m 为氢原子核质量与电子质量比，公认值为1836.1515。
因此将通过实验测得的HD R R 代入式（11），可求得氘与氢原子核的质量比H D m m /。
2、实验方法：实验中，用氢氘放电管作为光源，用摄谱仪拍摄光谱，氢氘放电管是将氢气和氘气充入同一放电管中，当一定的高压加在放电管两极上时，管内的游离电子受到电场作用飞向阳极，并因此获得越来越大的动能。
当它们与管中的氢、氘分子碰撞时，使氢氘分子离解为氢原子和氘原子，并进入激发状态，当它们回到低能级时产生光辐射实验数据及处理：实验数据n D λnm H λnm λ∆=H λ-D λ D σ=1λ1H H σλ=6(10/)m 6 410.22 410.32 0.10 2.437 2.437 5 434.16 434.26 0.10 2.303 2.303 4 485.82 485.96 0.14 2.058 2.058 3 655.50 655.74 0.24 1.526 1.5251、 氢和氘里德泊常量和氢氘核质比的计算7221()(10/)112H H R m n σ=-7221()(10/)112D D R m n σ=-n H RDR3 1.098000 1.0987204 1.097600 1.0976005 1.096667 1.0966676 1.096650 1.096650平均值及比值：000164.109722925.109740925.110*09740925.110*09722925.11717====--HD D H R R m R m R氢氘原子核质量比为：431114.1)1000164.1(*1515.183********.111=--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=H De H H D H D R R m m R R m m其中Hem m 公认值为1836.15152 利用公式)1(DHH R R -=∆λλ 计算m D /m H180207.2052504.324.0*1515.183774.65574.655124334.214.0*1515.183796.48596.485733262.110.0*1515.183726.43426.434810729.110.0*1515.183732.41032.4101114321==-==-==-==-=∆⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆-=p p p p p m m R R m m R R m m p R R e H H H H De H H D H D H HH D 根据实验所得数据：λλλλλλ四 思考题1画出氢原子巴耳末线系的能级图，并标出前四条对应的能级跃迁和波长数。
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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、
采 工作状态 集
次
数
模 间隔 波长 最大 式 (nm) （nm） 值
最 小 值
负高 压
增 益
氢 氘
656.2 656.1
能 量
0.01
655-657
1000
0
620V
3
50
氢 氘
486.13 486.01
能 量
0.01
485-487 1000
0
750V
3
50
氢 氘
434.047 能 433.928 量
控制软件根据需要设置。前置放大器的增益现为1，2，…，7七个档
次，数越大放大器的增益越高。光电倍增管的负高压也分为1，2，…，
7七个档次，数越大所加的负高压越高，每档之间负高压相差约200V。
CCD的积分时间可以在10ms-40s之间任意改变。
扫描控制是利用步进电机控制正弦机构（根据光栅方程，波长和光
线。
氢原子和氘原子的巴耳末线系的头几条谱线的波长为：
线线线 线
波长 H：656.2 486.13 434.047 410.174
D：656.1 486.01 433.928 410.062
2．仪器组成：
WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，接收单元， 扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，计算机组成。该设备集光学、 精密机械、电子学、计算机技术于一体，由计算机对光谱仪进行扫描控
1．氢原子光谱
图1是氢原子的能级图，根据玻尔理论，氢原子的能级公式为：
（n = 1，2，3 … ）
（1）
式中称为约化质量，为电子质量，为原子核质量，氢原子的等于
1836.15。 图1氢原子的能级图
电子从高能级跃迁到低能级时，发射的光子能量为两能级间的能量
差，
（m>n）
（2）
如以波数表示，则上式为
（3）
（4）
式中h = 4.13567×10-15eV·s ，c = 2.99792×108m·s-1
从图1中可知，从至跃迁，光子波长位于可见光区，其光谱符合规
律
（m = 3，4，5 … ）
（5）
这就是1885年巴耳末发现并总结的经验规律，称为巴耳末系。氢原子的
莱曼系位于紫外，其他线系均位于红外。
图2氢原子的巴耳末系光谱
可见光区域的巴尔末线系谱线，打印该光谱线图；
6．分别定量测量氢原子和氘原子的巴耳末线系谱线（系统参数的选择 参考表1）：将
测量结果填入表1，并打印氢原子和氘原子的巴耳末线系谱线图。 表1：氢原子和氘原子的巴耳末线系谱线波长
测量结
选择参数
果
（nm）
原 谱 标准值 工作方 子 线 （nm） 式
工作范围
制、信号处理和光谱显示。其工作原理如图4所示。
光电信号 前置放大器 放大的 光电信号 增益控制信号 系统控制信号 光谱数字信号 / 变换 / 变换 步进电机控制信号 负高压 控制信号 负高 压电源 步进电机 驱动电源 负高压
2 1 3 1
电子计算机 步进电机 驱动脉冲
图4光谱仪的工作原理
光谱仪的探测器为光电倍增管或CCD，用光电倍增管时，出射光通
栅的转角成正弦关系，因此采用正弦机构。）中丝杠的转动，进而使光
栅转动实现的。步进电机在输入一组电脉冲后，就可以转动一个角度，
相应地丝杠上螺母就移动一个固定的距离。每输入一组脉冲，光栅的转
动便使出射狭缝出射的光波长改变0.1nm。
【实验步骤】
1．连接光栅光谱仪电源与计算机USB接口连线； 2．打开光栅光谱仪电源开关，打开氢氘灯电源开关，氢氘灯对准 WGD-8A型光栅光谱仪的物镜狭缝（狭缝宽度取50），光栅光谱仪上光 电倍增管狭缝取10； 3．运行WGD-8A倍增管系统软件，系统进行检索； 4．设置系统参数： 工作方式：模式――能量
图5 CCD示意图 衬底是P型Si，硅表面是一层二氧化硅薄膜，膜上是一层金属作电 极，这样硅和金属之间形成一个小电容。如果金属电极置于高电位，在 金属面积累了一层正电荷，P型半导体中带正电荷的空穴被排斥，只剩 下不能移动的带负电荷的受主杂质离子，形成一耗尽层，受主杂质离子 因不能自由移动对导电作用没有任何贡献。在耗尽区内或附近，由于电 子的作用产生电子-空穴对，电子被吸引到半导体与SiO2绝缘体的界面 形成电荷包，这些电子是可以传导的。电荷包中电子的数目与入射光强 和曝光时间成正比，很多排列整齐的CCD像元组成一维或二维CCD陈列， 曝光后一帧光强分布图将成为一帧电荷分布图。 仪器采用的是有2048个像元的CCD一维线阵，其光谱响应范围为 200-1000nm，响应峰值在550nm，动态范围大于210。每个像元的尺寸为 14μm×14μm，像元中心距为14μm，像敏区总长为28.672mm。多色仪 中M2，M3的焦距为302mm，光栅常数为1/600mm，在可见光区的线色散 Δλ/Δl（光谱面上单位宽度对应的波长范围）约为5.55nm/mm，由此 可知CCD一次测量的光谱范围为5.55×28.67约为159nm。光谱分辨率即 两个像元之间波长相差约0.077nm。在OMA中每个像元称为一“道”，本 实验的系统是2048道光学多道分析器。 每次采样（曝光）后，每个像元内的电荷在时钟脉冲的控制下顺序 输出，经放大、模数（A/D）转换，将电荷量即光强顺序存入采集系统 （微机）的存储器，经微机处理后，在显示器上就可以看到光谱图。移 动光谱图上的光标，屏上即显示出光标所处的道数和相对光强值。
（n = 1，2，3 … ）
（1）
式中称为约化质量，为电子质量，为原子核质量，氢原子的等于
1836.15。
图1氢原子的能级图
电子从高能级跃迁到低能级时，发射的光子能量为两能级间的能量
差：
（m>n）
（2）
如以波数表示，则上式为：
（3）
式中为氢原子的里德伯常数，单位是，称为光谱项，它与能级是对应
的。从可得氢原子各能级的能量
氢原子的巴耳末线系的头几条谱线的波长为： 线线线 线
波长（nm） 656.2 486.13 434.047 410.174
2．仪器组成： 光学多道分析器是一台多功能光栅光谱仪，由光栅单色仪，CCD接
收单元，扫描系统，电子放大器，A/D采集单元，计算机组成。该设备 集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体，由计算机对光谱仪进 行扫描控制、信号处理和光谱显示。
图4 多色仪光学原理图 CCD是电荷耦合器件（Charge-Coupled Device）的简称，是一种以 电荷量表示光强大小，用耦合方式传输电荷量的器件，它具有自扫描、 光谱范围宽、动态范围大、体积小、功耗低、寿命长、可靠性高等优 点。将CCD一维线阵放在光谱面上，一次曝光就可获得整个光谱。目 前，二维面阵CCD已大量用于摄像机和数字照相机。
可同时取得，比一般的单通道光谱系统检测同一波段的总时间快N倍。 在摄取一段光谱的过程中不需要谱仪进行机械扫描，不存在由于机械系 统引起的波长不重复的误差，减少了光源强度不稳定引起的谱线相对强 度误差，可测量光谱变化的动态过程。
多色仪及光源部分的光路见图4。光源S经透镜L成像于多色仪的入 射狭缝S1，入射光经平面反射镜M1转向90°，再经球面反射镜M2反射后 成为平行光射向平面衍射光栅G。衍射后的平行光束经球面反射镜M3和 平面镜M4成像于观察屏P。由于各波长光的衍射角不同，P处形成以一波 长λ0为中心的一条光谱带，观察者可在P上直观地观察到光谱。转动光 栅G可改变中心波长，整条谱带也随之移动。多色仪上有显示中心波长 的波长计。转开平面镜M4，可使M3直接成像于光电探测器CCD上，它测 量的谱段与观察屏P上看到的完全一致。
医药、生物、地质、冶金、考古等部门。常用的光谱有吸收光谱、发射 光谱和散射光谱，波段从X射线、紫外线、可见光、红外光到微波和射 频波段。本实验通过用光学多道分析器测量氢原子在可见波段的发射光 谱，了解光谱与微观结构（能级）间的联系和掌握光谱测量的基本方 法。
1．氢原子光谱
图1是氢原子的能级图，根据玻尔理论，氢原子的能级公式为：
0.01