氢氘灯光谱试验报告.docx

氢笊灯光谱实验报告
【实验目的】
. 了解平面光栅单色仪的结构与使用方法。
.验证氢同位素的存在。用光栅光谱仪测量氢、笊原子光谱巴耳末线系的前四
对谱线波长（4100〜6500A左右），计算氢笊里德伯常数。
.通过实验，计算氢和笊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”。一般来说，元素光谱线同位素位移的定量关 系是很复杂的，只有像氢原子这样的系统，同位素位移才可以用简单的公式计算。
氢原子核是一个质子，其质量为笊核比氢核多一个中子，其质量为由
(-6)式可知笊原子的里德伯常数为 QI D — A0-l + m/2MD
由(-7)式和(-6)式可知笊氢原子核的质量比
%
五=
对于巴尔末线系，氢和笊的谱线计算公式分别为
-W 1 1 11
小可如(/一用 m 1 fl 1\
对于相同的n,由(-9)式和(-10)式可得氢和笊的同位素位移为
二)
"=M q[十二)
【实验仪器用具】
WGD-8即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。-2所示。入射狭缝、出射狭 缝均为直狭缝，宽度范围0〜 mm连续可调，光源发出的光束进入入射狭缝 S1, S1位于反射式准光镜M2的焦面上，通过S1入射的光束经M2反射成平行光 束投向平面光栅G上，衍射后的平行光束经物镜 M3成像在S2上和S3上，通过
S3可以观察光的衍射情况，以便调节光栅；光通过 S2后用光电倍增管接收，输 入计算机进行分析。
在光栅光谱仅中常使用反射式闪耀光栅。如图所示，锯齿形是光栅刻痕形状。
现考虑相邻刻槽的相应点上反射的光线。 PQ和P' Q'是以I角入射的光线。QR
和Q R'是以I '角衍射的两条光线。PQR口 P' Q R'两条光线之间的光程差 是从sin，+ sin，）［其中b是相邻刻槽间的距离，称为光栅常数。当光程差满足 光栅方程
Hsin/ +sink=0, ±1,±2,
时，。
对同一 k .根据I , I '可以确定衍射光的波长 乙 这就是光栅测量光谱的原理。
闪耀光栅将同一波长的衍射光集中到某一特定的级 K上。
为了对光谱扫描，将光栅安装在转盘上，转盘由电机驱动，转动转盘，可以改变 入射角I ,改变波长范围，实现较大波长范围的扫描，软件中的初始化工作， 就是改变l的大小。改变测试波长范围。
【实验内容、实验数据以及处理】
, Rd
真空=空气+
根据公式 H
1
D
根据电脑输出数据，得到谱线在空气中的波长 空气，将其修正为真空波长
真空，修正公式为:
根据公式对氢光谱进行处理如下表
n
谱线符号
空气
真空/ nm
1 rh
3
H




4
H




5
H




6
H




平均值