实验报告：氢氘光谱.docVIP免费

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(222320242nmmchZemZee（1）因此类氢原子的里德伯常数可写成：)1(ZeZmmRRchZemRe320242)4(2由此可见，RZ随原子核质量mZ变化，对于不同的元素或同一元素的不同同位素RZ值不同。mZ对RZ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RH和RD，氢和氘光谱相应的波长差为：)1()1()1(DHHDHHHDHDHRR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RH、RD。进而：11HDeHHDHDRRmmRRmm式中eHmm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HDRR代入式（11），可求得氘与氢原子核的质量比HDmm/。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nDnmHnm=H-DD=11HH6(10/)m6410.22410.320.102.4372.4375434.16434.260.102.3032.3034485.82485.960.142.0582.0583655.50655.740.241.5261.5251、氢和氘里德泊常量和氢氘核质比的计算7221()(10/)112HHRmn7221()(10/)112DDRmnnHRDR31.0980001.09872041.0976001.09760051.0966671.09666761.0966501.096650平均值及比值：氢氘原子核质量比为：其中Hemm公认值为1836.15152利用公式计算mD/mH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。4、在计算氢氘里德伯常量时，应该以真空中的波长带入公式计算，但是，实验中的测量是在空气中进行的，铁光谱图上所标也是空气中的波长。空气的折射率为n=1.00029，应作适当修正，并将修正后的里德伯常量值与公认值进行比较。考虑空气折射率的因素后，实验数据改为如下：修正后的氢氘里得泊常量与公认值更为接近。