一、实验目的 本实验通过氢氘光谱的拍摄、里德伯常量和氘质量比的测定，加深对氢光谱规律，并理解精确测量的重要意义。 二、实验仪器 光栅摄谱仪或棱镜摄谱仪，氢氘光谱灯，电弧发生器，光谱投影仪，阿贝比长仪 三、实验原理 巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式： （1） 式中为氢光谱线的波长，n取3、4、5等整数。 男根若用波数表示，则上式变为 （2） 根据玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得 （3） 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，ε0为真空介电常数，z为原子序数。 当M→∞时，由上式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) （4） |
对于氢，有 （5） 这里ＭH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，借助（5）式可求得氢的里德伯常数。 里德伯常数Ｒ∞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R∞＝10973731.568549(83)/m。 四、实验内容与步骤 1、拍摄汞灯的光谱 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方孔，拍下汞灯的光谱 2、观察和测量氢光谱的波长 在光谱投影仪上观察谱片的光谱，区分、熟悉氢光谱。基于在不大的波长范围内可以认为线散是个常数，在阿贝比长仪测出有关已知波长氢谱线的相对距离后，用线性内插法就可计算出氢谱线的波长 五、实验数据和数据处理 先测定汞光源的谱线，在“读取数据”项下对曲线进行寻峰，读出波长，和定标光源的已知谱线(附后)波长相比较，对波长进行修正。 汞灯的光谱学 将光源换成氢灯，测量氢光谱的谱线，氢原子的巴尔末线系谱线波长
氢原子的巴耳末线系谱线波长氢的光谱线 氢原子的光谱线 根据测量得到的氢原子和氘原子的巴耳末线系谱线的波长，用作图法线性拟合方法求出氢原子里德伯常数。 根据，()及 令：
图形如下： 在图像上面取两点（0.16,17500），（0.2,22000） 得出斜率， 计算普适里德伯常数： 其中所以 所以相对误差为： 六、实验结果 通过作图法，求出氢原子里德伯常数： 七、分析讨论 发现里德伯常数和真实值的误差较大，计算上分析原因是由于所收集的氢原子光谱的最下波长的峰值极为不明显，而多次调节了缝宽的变化都不理想，当最高峰很大时都不能清楚地见到其峰值。 误差分析： 1．实验室有其它自然光干扰。 2．所用仪器示数稳定性差，观测波长和读光强存在时间差。 3．仪器调节中狭缝与实际刻度存在误差以及光路调节存在误差。 八、思考题 1、拍摄比较光谱的操作原则是什么？ 答；拍摄互相比较的两列光谱时，不能移动胶板，也不能转动散元件，仅在换光源后换用狭缝的相邻部位摄谱。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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