氢光谱与类氢光谱

实验室和教师介绍

物理楼154

实验教师 杨新菊 白翠琴

实验室可提供的主要器材

平面光栅单色仪

氢灯 钠灯

白炙灯

电脑

实验目的

  1. 学会使用平面光栅单色仪
  2. 了解氢光谱的同位素位移
  3. 能够辨认及分析钠原子光谱的各个线系

实验原理

光谱线系的规律与原子结构有内在的联系,因此,光谱是研究原子结构的一种重要方法。氢原子结构是所有原子中最简单的,便于从实验上和理论上对它进行充分的研究。早在1853年,埃格斯特就对氢光谱作了精确的测量。一百多年来,对氢光谱和氢原子结构的研究从未间断,它是实验研究与理论研究互相促进的典范。碱金属原子的最外层的壳层上只有一个容易电离的电子,而内壳层都是满壳层,满壳层上的电子不一电离,绕原子核运动,这些电子与原子核形成原子实。因此碱金属属于一种类氢原子,但它有别于氢原子,它的原子实并不严实,是由Z个带正电的质子和Z-1个带负电的电子组成,在价电子场的作用下,正负电荷的中心不重合,原子实被极化,这样,价电子不仅受到库仑场的作用还将受到偶极矩的作用,类氢原子的能级变为:

E_{n}=-hcR_{H}1/ń^{2}

式中ń称为有效量子数。ń=n+Δ,Δ则称为量子亏损。

钠原子光谱线的波数为

钠原子光谱的线系

钠原子光谱有四个主要线系:

主线系 3S→nP, n≥3

锐线系 nS→3P, n≥4

漫线系 nD→3P, n≥3

基线系 nF→3D, n≥3

双重结构

实验内容

  1. 了解平面光栅单色仪的性能和使用方法
  2. 测量氢氘光谱,了解同位素谱线位移
  3. 测量钠原子光谱
  4. 分析辨认钠原子光谱的各个谱线,并计算量子缺,以波数为单位按比例画出钠原子能级图,并与氢能级图比较。

实验报告要求

  1. 写明本实验的目的和意义。
  2. 阐述实验的基本原理、设计思路和研究过程。
  3. 记下所用仪器、材料的规格或型号、数量等。
  4. 记录实验的全过程,包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。
  5. 分析实验结果,讨论实验中出现的各种问题。
  6. 得出实验结论,并提出改进意见。

参考书籍与材料

  • 郑广恒.近代物理学.上册.上海:复旦大学出版社,1991
  • 杨福家.原子物理学.第2版,北京:高等教育出版社,1990
  • C.坎恩达勒,近代干涉仪.周雄豪译.上海:上海科学技术出版社,1959
  • 近代物理实验 吴思诚 高等教育出版社,2005

注意事项

  • 开缝关缝时要缓慢仔细,不可用力过大损坏狭缝.

讨论区

实验室只提供了氢氘光谱实验步骤及要求,我们这组自己总结了钠光谱实验步骤,供大家参考。.pdf —-帅师11300300057&徐行11300300058

 
exp/h_spectrum.txt · 最后更改: 2018/11/18 14:18 由 yaohy
 
除额外注明的地方外,本维基上的内容按下列许可协议发布:CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported
Recent changes RSS feed Donate Powered by PHP Valid XHTML 1.0 Valid CSS Driven by DokuWiki