氢与氘原子光谱实验
实验氢-氘原子光谱
实验氢-氘原子光谱原子光谱的测定与分析，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。
1885年巴尔末（J. J. Balmer ）总结出了氢光谱线的经验公式。
1913年玻尔（N. Bohr ），1925年，海森伯（W.Heisenberg ）建立起他们的理论都是建筑在原子光谱的测量基础之上的。
现在，无论在工业生产部门还是在科学研究领域，原子光谱的观察、测定和分析都是研究原子结构、物质分析的重要方法之一。
在物理学、化学化工、材料、生命科学领域内有广泛的实际应用。
一 实验目的1．掌握WPG-100型平面光栅摄谱仪的工作原理和使用方法，学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术。
2．通过所测得的氢（氘）原子光谱在可见和近紫外区的波长（误差小于0.5Å），验证巴耳末公式并准确测出氢（氘）的里德伯常数。
3．测量氢、氘同位素位移，求出质子与电子的质量比。
二 实验原理1．原子的激发与辐射原子内部的不同能量状态称为能级。
处于基态的原子可以吸收能量而跃迁到较高的能量状态，这个过程称为原子的激发。
原子也可以从较高的能级退到较低的能级或基态而放出能量，如果放出的能量取辐射形式，那么放出的能量就成为一个光子的能量hv ，这个过程称为原子的辐射。
要使原子发光必须先将它激发，原子激发的方式通常分为碰撞激发和光激发两种。
具有一定能量的电子、原子、分子与某原子相碰撞而使后者激发称为碰撞激发；原子吸收一个光子引起的激发称为光激发，即光的吸收过程。
本实验采用碰撞激发，它又分为热激发和电场引起的碰撞激发两种形式，前者指在高温下各原子有较大的运动速度，相互碰撞而产生激发，本实验的铁光谱就是这种方式产生的。
电场引起的碰撞激发是带电粒子在电场作用下加速运动，与原子发生非弹性碰撞使原子激发，氢（氘）光谱就是采用这种方式产生的。
2．氢原子光谱的实验规律早在原子理论建立以前人们就积累了有关原子光谱的大量实验数据，发现氢原子光谱可用一个普通的公式表示，即⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2211~n m R v （1）其中：m 取1、2、3、4、5等正整数，每一个m 值对应一个光谱线系，如当m=2时便得到谱线在可见光和近紫外区的巴耳末线系；n 取m+1、m+2、m+3、…等正整数，每一个n 值对应一条谱线；R 称为里德伯常数。
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。
实验六 原子光谱实验—氢氘光谱的测量.
实验六 原子光谱实验—氢氘光谱的测量一、 实验目的（1）熟悉光栅光谱仪的基本原理，了解它的性能和使用方法。
（2）熟悉测量氢-氘和其他原子光谱的方法。
（3）计算氢和氘原子核的质量比。
（4）了解并观察钠、汞原子的主要光谱线。
二、 实验原理（1） 测量公式的导出：根据玻尔（Bohr ）原子理论，一个电子绕正电荷为Ze 、质量为M z 的原子核作圆周运动时，其能量是量子化的，可表示为2Z 22220242n1R hcZ n 1h )4(Z e 2E -=πεμπ-= （6-0） 其中ZZ M m mM +=μ 为核与电子的折合质量，ZZ 32042Z Z 32042Z M m 11R M m 11c h )4(me 2M m M c h )4(me 2R +=+πεπ=+πεπ=∞ 称为里德堡（Rydberg ）常数，ε0为真空介电常数，m 为电子质量，h 和c 分别为普朗克常数和真空中的光速，n=1，2，3…，称为能级量子数，而常数1-32042m 10973731ch )4(me 2R =πεπ=∞ 为忽略原子核运动时（即认为原子核质量M Z 趋于无穷）的里德堡常数。
当原子从高能级向低能级跃迁时，便辐射出光子，并满足能量守恒：)m1n 1(hcZ R h 222Z --=ν 其中ν为光子频率，n 为上能级量子数，m 为下能级量子数。
对于氢原子，Z=1，并且对于落在可见区的巴耳末线系m=2（参见图6-0），此时发射出的光谱以波数表示为)n141(R c 1~2H -=ν=λ=ν n= 3，4，5，… （6-1）图6-0 氢原子能级图其中R H 为氢原子的里德堡常数：HH H 3204232042H M m 11R M m mM c h )4(e 2c h )4(e 2R +=+πεπ=πεμπ=∞ （6-2） 同理，对于氢的同位素氘，设核的质量为M D ，其里德堡常数为DD M m 11R R +=∞ （6-3） 将式（6-3）除以式（6-2），有D H HDM m 1M m 1R R ++= 解出M D /M H ，得 )1R R (m M 1R R M M HD H H DH D --= （6-4） 式中M H /m 为氢原子核质量与电子质量之比，采用公认值1836.5。
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”。
实验五 氢、氘原子光谱实验
实验五 氢、氘原子光谱实验一、实验目的1．学习使用WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪测谱的方法。
2．测定氢原子巴尔末系前几条谱线的波长，验证巴尔末公式。
3．测定氢同位素氘谱线位移，计算氢、氘雷德堡常数，计算电子与质子的质量比，计算氢、氘的核质量比。
二、实验原理1672年牛顿证明了白光是由各种色光复合而成的，因而色光在性质上比白光更简单。
1800年赫谢尔发现了红外辐射，1801年李特和沃拉斯顿发现了紫外辐射，1815年夫朗和费发现了太阳光谱中的锐黑线。
随着人们对各种光谱现象的深入研究，逐渐加深了对物质结构的认识，从而进入了原子的世界。
从这个意义上说，现代的量子力学是在光谱学的摇篮里长大的。
值得一提的是，氢光谱的研究成果在原子结构理论的产生过程中起过巨大的作用。
氢原子的光谱是最简单的光谱，它有相互独立的光谱系，其中只有一个线系在可见光区，即巴尔末（Johann Balmer 瑞士的中学教师）线系，其中比较明亮的谱线有四条如图1： 各谱线波长如下；H α ～656.28 nm H β ～486.13 nm H γ ～434.05 nm H δ ～410.18 nm这些谱线的波长的倒数很有规律n=3、4、5，…υ~ 称为波数，R 是雷德堡常数。
以后又继续发现了氢的一系列线系：赖曼（Lgman ）系 远紫外 n=2、3、4…帕邢（Paschen ）系 近红外 n=4、5、6…布拉开（Brackett ）系 红外 n=5、6、7…普芳德（Pfund ）系 红外 n=6、7、8…)121(~122nR -==υλ)111(~22nR -=υ)131(~22n R -=υ)141(~22n R -=υ)151(~22nR -=υ这些已知的氢原子光谱，可以用一个普遍的公式表示，就是广义巴尔未公式： m 、n = 1、2、3…n ＞m（1）现在，在普通的实验室里人们观察到的谱线可达到相应于m=6，n=7的水平，在射电天文望远镜的观测中已经接收到相应于m ＝158， n=159的1651兆赫谱线。
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。
氢氘光谱实验报告
实验报告实验目的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(ZeZ 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RH 、RD 。
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 代入上式, 可求得氘与氢原子核的质量比 。
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 , 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, =655.67nm, = ==655.47nm, = =n=4时, =485.97nm, = ==485.83nm, = =n=5时, =434.25nm, = ==434.14nm, = =n=6时, =410.29nm, = ==410.19nm, = =所以，的平均值 = , 标准差 = , A 类不确定度AH U =4H σ=3104278.3⨯。
D R 的平均值-D R =7100975.1⨯标准差 = , A 类不确定度AD U =4D σ=3106968.3⨯。
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。
氢氘原子光谱实验
氢氘原子光谱实验
嘿，小伙伴们！咱们要开始氢氘原子光谱实验啦，想想还有点小激动呢。
实验前，得先把仪器设备准备好，像什么光谱仪、光源、探测器等等。
还有那些个实验材料，氢气和氘气可不能少，得保证它们的纯度够高，不然实验数据可就不准确啦。
然后呢，还得把实验室打扫干净，可不能有灰尘啥的影响实验。
实验过程
准备工作做好，就开始真正动手啦。
先打开光源，让光线通过气体，这时候就能在光谱仪上看到一些线条啦。
不过要仔细观察哦，氢和氘的光谱线条是有点不一样的呢。
在测量的时候，要多测几次，取平均值，这样数据才更可靠。
操作仪器的时候要小心，别碰坏了。
实验结果分析
实验做完，数据到手，就是分析啦。
对比氢和氘的光谱，看看它们的波长、频率有啥不同。
然后根据那些物理公式，算一算它们的能量啥的。
如果实验结果和理论值不太一样，别着急，找找原因，是实验误差，还是操作有问题。
实验心得
这次实验做下来，感觉收获满满。
不仅对氢氘原子光谱有了更深入的了解，还提高了自己的动手能力和数据分析能力。
而且呀，做实验的时候和小伙伴们一起合作，特别有意思。
不过也有一些小失误，下次可得注意啦，争取把实验做得更完美！。
氢与氘原子光谱实验报告
氢与氘原子光谱实验报告一、实验背景和目的原子光谱是研究原子结构的重要工具，而氢与氘原子光谱实验则是探究氢和氘这两种轻元素原子结构及光谱特性的重要手段。
本实验旨在通过观察氢与氘原子光谱，学习原子光谱的基本原理，理解原子能级的跃迁原理，并比较不同原子光谱的差异。
二、实验原理与方法原子光谱的产生原理是基于原子能级的跃迁。
当原子受到外部能量激发时，原子中的电子会从低能级跃迁到高能级，当电子从高能级返回到低能级时，会释放出一定波长的光。
通过测定这些光的波长，我们可以确定原子的能级结构。
本实验采用激光激发原子光谱法。
具体方法是将氢或氘原子置于一个电场中，通过激光束照射，当激光能量与原子能级差相匹配时，原子会被激发并放射出光子。
通过测量这些光子的波长，我们可以得到原子的光谱。
三、操作过程准备实验器材：氢或氘原子、激光器、单色仪、光电倍增管、电源等。
将氢或氘原子置于电场中，调整激光器的波长，使激光能量与原子能级差相匹配。
打开激光器，照射氢或氘原子，并调整激光器的功率，使原子产生明显的光谱。
通过单色仪测量光子的波长，并记录数据。
重复步骤2-4多次，以获取足够的数据进行分析。
四、实验数据与分析通过实验，我们得到了氢与氘原子光谱的数据。
通过对比氢与氘原子的光谱，我们可以发现它们在波长和强度上存在差异。
这表明不同元素的原子具有不同的能级结构和光谱特性。
通过分析数据，我们可以使用Rydberg公式等理论公式来计算原子的能级和光谱波长。
通过比较理论计算与实验数据的差异，我们可以评估实验的准确性。
同时，我们还可以讨论影响实验结果的可能参数，例如激光功率、电场强度等。
五、误差来源和计算在本实验中，可能存在以下误差来源：激光器波长稳定性：如果激光器波长不稳定，将导致激发的原子数目减少，影响实验结果。
可以通过采用稳频激光器来减小此误差。
电场强度：电场强度不均匀可能导致原子激发效率不一致，影响光谱强度。
可以通过优化电场分布来减小此误差。
近代物理实验氢和氘原子光谱
谢 谢
式中MH/m为氢原子核质量与电子质量之比，可采用公 认值1836.15。如将通过实验测得的RD/RH值代入(6)式， 即可得氘核对氢核质量比，比值约为2。
实验内容
本实验是以氢氘光谱管作为拍摄氢氘光谱的光源，以纯铁电弧作为拍摄 铁光谱的光源，用31WI型平面光栅摄谱仪拍摄氢氘与铁的光谱线。采用 Ⅱ型光谱干板，经暗室处理后在行比较，找出待测谱线邻近的铁谱线，然后用台式投影仪测 出氢和氘巴尔末线系的前三、四条谱线的波长，进而求出RD和RH，以及 MD/MH。 ⒈熟悉平面光栅摄谱仪的结构、工作原理以及正确的使用方法。 仪器的光路图挂在实验室的墙壁上。根据教师的讲解，拟定好摄谱计划、 摄谱条件。 ⒉暗室处理 摄完谱后，将暗盒拿到暗室中进行洗相，显定影时间由教师指定。暗室 处理。 ⒊波长测定 将已处理好的光谱干板置于映谱仪上，将摄得的铁谱与标准的铁谱比较， 找出要测量的氢氘巴尔末线系的各个谱线，并测出各线的坐标位置，用 内插法求出各线的波长。
实验原理
氢原子光谱谱线的规律性，促使人们去寻找一个表示这些谱线波 长的以验公式。1885年巴尔末提出经验公式，表示这些谱线的波 n2 长大小： λ = 364.56 2 nm n −4 1896年里德伯(Rydberg)引用波长的倒数——波数将巴尔末经验 公式改写成光谱项概念的形式： 1 1 ~ 1 − （1） v = = R
实验原理
1．巴尔末公式与里德伯常数 ． 氢原子光谱的巴尔末线系的可见光波段有条比较明亮的谱 线，如下图所示。
谱线名称 Hα Hβ Hγ Hδ Hε Hζ
量子数 3 4 5 6 7 8
颜色 红 深绿 青 紫 紫 紫
波长（单位：nm） 656.279 486.133 434.047 410.147 397.007 388.905
氢、氘光谱实验报告
实验一（A ） 氢、氘光谱实验【目的要求】1．测定氢原子与氘原子的巴耳末系发射光谱的波长和氢原子与氘原子的里德伯常数；2．了解WGD －8A 型组合式多功能光栅光谱仪的原理和使用方法。
【仪器用具】氢氘灯、WGD －8A 型组合式多功能光栅光谱仪 【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、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。
本实验通过用光栅光谱仪测量氢原子与氘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：2220118)(nh e n E ⋅-=-εμ （n = 1，2，3 … ） （1） 式中)/1/(M m m e e +=μ称为约化质量，e m 为电子质量，M 为原子核质量，氢原子的m M :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νh 为两能级间的能量差，)()(n E m E hv -= （ m > n ） （2）如以波数λν/1~=表示，则上式为 )11()()()()(~22mn R m T n T hc n E m E H -=-=-=ν（3）式中H R 为氢原子的里德伯常数，单位是1-m ，)(n T 称为光谱项，它与能级)(n E 是对应的。
从H R 可得氢原子各能级的能量21)(nhcR n E H -= （4） 式中h = 4.13567×10-15eV ·s ，c = 2.99792×108m·s -1从图1中可知，从3≥m 至2=n 跃迁，光子波长位于可见光区，其光谱符合规律)121(~22mR H-=ν （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一、引言光谱实验是研究光的波动和粒子性质的重要手段之一，对于深入了解原子结构和化学反应机理至关重要。
氢和氘原子光谱实验是一项经典的实验，通过研究氢和氘原子发射的光谱线，可以揭示出原子的结构和特性，为量子力学提供了有力支持。
本实验旨在通过观察氢氘原子的光谱现象，得出对应原子能级的信息，进一步深入研究原子的性质。
二、实验方法1. 实验仪器：使用光谱仪和不同波长的光源，例如氢氘灯。
2. 实验过程：a. 将氢氘灯与光谱仪连接，调整光谱仪，确保其工作在最佳状态。
b. 通过调节仪器，使光源尽可能均匀地照射到光谱仪上。
c. 观察并记录下每个波长下的光谱现象，特别注意氢氘原子产生的谱线。
三、实验结果通过实验观察和记录，我们得到了如下实验结果：1. 在可见光波段，氢和氘原子表现出不同的光谱线，具有各自特征的谱线分布。
2. 氢原子的光谱线位于可见光谱中的红、绿、蓝三个区域，其中最明显的是红色和蓝色的谱线。
3. 氘原子的光谱线与氢原子相比，在波长上发生了较大的位移，整体往长波方向移动。
四、数据分析与讨论1. 通过对实验结果的观察，我们可以得出结论，不同的原子具有不同的光谱线，这表明了原子的结构和能级分布与光谱现象的关系。
2. 氢原子的光谱线表现出离散特性，这与波尔模型相符，即氢原子的电子只存在于特定的能级上，能级之间的跃迁会导致相应波长的光谱线出现。
而氘原子的光谱线位移说明了核子质量的影响。
3. 光谱实验的结果与理论模型相吻合，这进一步验证了波尔模型的正确性，并为原子结构研究提供了更加深入的理论支持。
五、实验结论通过本次氢氘原子光谱实验，我们得出了以下结论：1. 氢原子和氘原子在可见光谱中具有各自特征的光谱线分布。
2. 氢原子的光谱线呈现出离散特性，与波尔模型相符。
3. 氘原子的光谱线位移较大，与核子质量的差异有关。
4. 光谱实验结果与理论模型相吻合，为原子结构研究提供了有效支持。
物理仿真实验氢氘光谱拍摄实验报告范本
物理仿真实验氢氘光谱拍摄实验报告范本实验目的学习和掌握物理仿真实验中的氢氘光谱拍摄实验，了解氢、氘的原子光谱的产生机理，掌握氢氘原子光谱的基本特征，培养实验操作技能和实验数据分析能力。
实验原理原子光谱原子光谱是指原子在受到外部能量激发后，向外发射光的过程。
根据普朗克和德布罗意的量子理论，能量的传递都是以量子形式进行的，原子从高能级到低能级跃迁的过程中，会释放出能量的多少与跃迁能级的差有关，并且对应这个特定能级差的光子就会被释放出来，其频率和波长与能级差相关。
氢氘光谱的产生机理在氢氘原子中，电子的跃迁可以产生一系列的发射谱线，称为氢氘光谱。
从能级差的大小可以分类为巴尔末系或布吕姆斯特德系。
其中巴尔末系是指跃迁的两个能级至少有一个是基态，而布吕姆斯特德系是指跃迁的两个能级均不是基态。
实验步骤1.打开VirtualLab软件，选择进入“原子物理学”实验；2.选择“原子发光和吸收”实验，进入实验面板；3.将曝光时间调整为5秒，将取样率调整为50，选择“多谱线数目：1”；4.调整初始化状态，在“氢谱线/氘谱线”按钮处选择氢/氘原子，点击“初始化”；5.点击“曝光”按钮，等待实验结束；6.点击“保存谱线数据”按钮，进行数据保存。
实验结果与分析根据实验步骤，我们得到了氢氘原子光谱的数据，并进行分析。
实验结果我们得到了以下氢氘光谱数据：谱线编号波长（nm）能级差（eV）1 656.28 1.892 486.13 3.033 434.05 3.474 410.17 3.89分析与讨论我们观察到，在氢谱线中，波长最长的谱线（谱线1）的波长为656.28nm，相应的能级差为1.89eV，对应着巴尔末系，表示一个电子从第3能级跃迁回第2能级。
其他3个谱线（谱线2-4）是布吕姆斯特德系，表示电子在不同的高能级跃迁到低能级。
在氘谱线中，我们观察到的谱线与氢谱线相比较，波长变短了。
这是因为氘原子具有比氢原子更大的质量，电子围绕氘原子运动的速度比氢原子更慢，所以处于一个较少的能级，等级差也相应变小。
氢与氘实验报告
佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日实验原理（原理文字叙述和公式、原理图）四.实验步骤五、实验数据和数据处理六.实验结果七.分析讨论（实验结果的误差来源和减小误差的方法、实验现象的分析、问题的讨论等）八.思考题对于氢，有)/1(H H M m R R +=∞（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色散是个常数，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原 子 谱 线 标准值 （nm ）选择参数 测量结果 （nm ） 工作方式工作范围工作状态 采集 次数 模式间隔 (nm) 波长 （nm ） 最大值 最小值 负高压 增益 氢 α 656.2 能量 0.5 655-657 1000 0 400 3 50 656.0 氢 β 486.13 能量0.5485-487 1000 0 400 3 50 486.50 氢 γ 434.047 能量 0.5432-435 1000 0 400V 3 50 434.50 氢δ 410.174 能量0.5408-4121000400V350410.50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。
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S—光源； G—闪耀光栅； S1—狭缝，光线由此入射； M1—平面镜，改变光线方向； M2—凹面反射镜，具有会聚和准值作用， 光线经 M2 入射到光栅 G 上； M3—凹面反射镜，具有会聚和准值作用， M3 衍射光经M3入射到M4上； M4—平面反射镜，经会聚的衍射光线改变 方向， 可在S2狭缝 观察到衍射光； S3—出射光狭缝，移去平面镜 M4 ,衍射光 线直接会聚在 S3 外侧放置的光电倍增管上。 M2 G
二、氢（氘）原子光谱：
氢（氘）原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。瑞士物理学家巴尔 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为：
n2 :H B 2 n 4
式中H为氢原子谱线在真空中的波长， B 364.56nm n 3, 4,5 可见光区域氢光谱谱线称为巴尔末线系，其分布规律
波长测量值
RH值
α
β
γ δ
注意事项
1. 狭缝不得开得过大或关死； 2. 汞灯校准后换氢灯测量要注意缝宽的调节和负高压、增益的调 节；
3.关闭光谱仪电源时应先删除USB接口。
思考问题
1.做汞灯校准和测量氢原子线系波长时，有时只在扫描窗口上边
缘或下边缘出现一条直线？请说明原因。
2.真空中波长和在空气中的波长有何关系？实验结果应作怎样修 正？ 3.仪器中的主要分光器件是什么,如果检出不同波长的光？
*S
S1
M1
M4
S3
S2
图2 光栅光谱仪内部光路
实验原理
图3 玻尔描述的氢原子光谱
图4 氢原子光谱与电子跃迁
一、闪耀光栅工作原理：
平面光栅
m0
m 1
m2
图5 闪耀光栅工作原理
b. 闪耀光栅
d sin sin k,
k 0,1,2,
4 0 h3c
2
它的公认值为： R 10973731.568549m1
R 应用到氢和氘为： RH 1 m M H
RD
R 1 m M D
实验内容
１.熟悉WGD-3型多功能光栅光谱仪的结构、工作原理及软件操作系统。 ２.按如图6软件操作界面，用汞灯对光栅光谱仪进行定标，保存定标前后的谱图。 ３.测量氢（氘）光谱的谱线，通过“寻峰”求 出巴尔末线系前3-4条谱线的波长。保存谱 图，计算各谱线的里德伯常数，然后求出平 均值。 ４.计算普适里德伯常数，并与推荐值比较，求 相对误差。 图7 汞光谱线参考波长
为：
1 1 RH （ 2 2） 2 n
RH 是实验常数，称为里德伯(Rydberg)常数。
1
由上式确定的氢谱线为巴尔末线系，当n＝3，4，5，6时，所得的谱 线分别标记为 H 、H 、H 、H 。 根据波尔理论，可得出氢和类氢原子的里德伯常数为：
Rz
2 2 e 4 z 4
4 0 h3c
2
R m 2 3 4 0 h c 1 m 1 m M M
2 e4 z 4
其中：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 M 时，可得里德
0
伯常数为： R
2 2 me4 z 4
图6 光谱仪汞灯校准谱线
图6 氢原子光谱线
α β γ
656.11nm 486.01nm 433.93nm
δ
410.062nm
数据处理
2 4 4 1. 测量氢（氘）原子光谱线； R 2 me z 2 3 4 0 h c 2. 求里德堡常数。
谱线
参考波长 656.11nm 486.01nm 433.93nm 410.062nm
普通物理(近代物理)实验
氢与氘原子光谱实验
背景简介
光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研 究原子结构的一种重要方法。1885年巴尔末总结了人们对氢光谱的测 量结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规 律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础。1932年尤里根据 里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄 谱分析，发现氢的同位素——氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德 伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原理论可靠 性的标准和测量其它基本物理常数的依据。
氢与氘原子光谱实验
实验目的 实验原理 数据处理 实验仪器 实验内容 注意事项
思考问题
实验目的
1. 了解光栅光谱仪的工作原理，掌握其使用用法； 2. 用光栅光谱仪测量氢（氘）原子光谱巴
尔末线系的波长，求里德伯常数。
实验仪器
5 4 1
2
3
图1 光栅光谱仪系统组成
1.光谱仪主机 2.控制箱 3.光源 4.光电倍增管 5. 计算机