《氢原子光谱》报告
氢原子光谱实验报告-完成版
氢原子光谱中文摘要：本实验用三棱镜对汞原子光谱进行测量，得出定标曲线；再对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，求出了里德伯常数。
最后对本实验进行了讨论。
关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，三棱镜，汞原子光谱 中图分类号：O433.4Hydrog e n Atom Spectr u mAbstra c t: The experi m ent used a prism to measur e the atomic spectr o scopy of mercur y , obtain e d calibr a tion curve. Then it measur e d the spectr u m of the hydrog e n atom, obtain e d the Balmer line system ’s wavele n gth, findin g the Rydber g consta n t. Finall y , the experi m ent has some discus s ions.Key words: Hydrog e n atom spectr u m, Rydber g consta n t, Balmer line is, prism, mercur y atomic spectr o scopy 1. 引言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测量的结果，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，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。
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。
实验三氢原子光谱研究报告
实验三氢原子光谱的研究引言氢原子的结构最简单，它的线光谱明显地具有规律，早就为人们所注意。
各种原子光谱的规律性的研究正式首先在氢原子上得到突破的，氢原子又是一种典型的最适合于进行理论与实验比较的原子。
本世纪上半世纪中对氢原子光谱的种种研究在量子论的发展中多次起过重要作用。
1913年玻尔建立了半经典的氢原子理论，成功地解释了包括巴耳末线系在内的氢光谱的规律。
事实上氢的每一谱线都不是一条单独的线，换言之，都具有精细结构，不过用普通的光谱仪器难以分析，因而被当作单独一条而已。
这一事实意味氢原子的每一能级都具有精细结构。
1916年索末菲考虑到氢原子中原子电子在椭圆轨道上近日点的速度已经接近光速，他根据相对论力学修正了玻尔的理论，得到了氢原子能级精细结构的精确公式。
但这仍是一个半经典理论的结果。
1925年薛定谔建立了波动力学<即量子力学中的薛定谔方程），重新解释了玻尔理论所得到的氢原子能级。
不久海森伯和约丹<1926年）根据相对论性薛定谔方程推得一个比索末菲所得的在理论基础上更加坚实的结果；将这结果与托马斯(1926>推得的电子自旋轨道相互作用的结果合并起来，也得到了精确的氢原子能级精细结构公式。
尽管如此，根据该公式所得巴耳末系第一条的<理论）精细结构与不断发展着的精密测量中所得实验结果相比，仍有约百分之几的微小差异。
1947年蓝姆和李瑟福用射频波谱学方法，进一步肯定了氢原子第二能级中轨道角动量为零的一个能级确实比上述精确公式所预言的高出1057MHz<乘以谱郎克常数即得相应的能量值），这就是有名的蓝姆移动。
直到1949年，利用量子电动力学理论将电子与电磁场的相互作用考虑在内，这一事实才得到了解释，成为量子电动力学的一项重要实验根据。
实验目的1、学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术。
2、通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴耳末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础有具体了解。
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。
氢原子光谱实验报告
氢原子光谱实验报告课程名称：近代物理实验 实验名称：氢原子光谱实验 工程技术学院 物理学 08级1班 谭小燕 第三组数据处理1巴耳末系：H 22111()2nR νλ==- （1） n=3,4,5,6又1H H R R m M ∞=+（2）又（1）、（2），得221(1)11()2nH m R M λ∞=+-又31279.1093818810kg, 1.6726215810kg H m M --=⨯=⨯ 则221.000544617024511()2nR λ∞=- （3）2值得注意的是，计算R H 和R ∞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λ真空＝λ空气＋Δλ，氢巴尔末线系前6条谱线的修正值如下表所示。
3数据处理（1） s 1=0.5mm ，s 2=0.5mm ， u=-601 v ，里德伯常数（9110m -∙）（2） s 1=0.4mm ，s 2=0.5mm ， u=-602 v ，里德伯常数（9110m -∙）（3） s 1=0.55mm ，s 2=0.5mm ， u=-603v ，里德伯常数（9110m -∙）（4） s 1=0.7mm ，s 2=0.5mm ， u=-603v ，里德伯常数（9110m -∙）（5） s 1=0.3mm ，s 2=0.5mm ， u=-603v ，里德伯常数（9110m -∙）（6） s 1=0.5mm ，s 2=0.3mm ， u=-600v ，里德伯常数（9110m -∙）（7） s 1=0.5mm ，s 2=0.7mm ， u=-600v ，里德伯常数（9110m -∙）3误差分析（1） 里德伯常数误差的大小随着s 1、s 2、u 的变化而变化，即此实验的主要误差是由于电压的不稳定和不同角度θ引起的，则主要是系统误差。
（2） 而当s 1=0.5mm ，s 2=0.3mm ， u=-600v 时，9-10.010*******m R ∞=⨯，此时误差最小，相对误差为0.175789%。
氢原子光谱实验报告
氢原子光谱实验报告氢原子光谱实验报告引言在物理学中，光谱分析是非常重要的一种实验手段。
通过光谱分析，可以清楚地看到物质的组成和性质。
作为最简单的原子，氢原子的光谱密切相关，因此它一直是原子光谱实验中最经典的案例之一。
在本次实验中，我们将收集氢原子的光谱数据，并分析其中的特征。
实验方法为了收集氢原子的光谱数据，我们需要使用光谱仪。
我们选择了一个封闭式光谱仪，它能够对光进行有效地控制和过滤。
实验前，我们对仪器进行了校准，并准备好了用于产生氢原子的气体。
实验过程中，我们通过管道将氢气引入到可控沸腾器储罐中，并使氢气沸腾。
然后，我们将光谱仪和氢气沸腾器连接起来，将光线通过气体，捕获光谱数据。
结果在实验过程中，我们采集了大量的光谱数据。
通过对这些数据的分析，我们得到了如下的结果：1.氢原子的吸收光谱分布于紫外线和可见光区域。
主要的发射线在红色、青色和紫色光谱区域出现。
2.对氢原子进行分析后，我们发现它在这三个光谱区域中分别有四条、两条和一条发射线。
我们将其编号为Hα, Hβ, Hγ, Hδ, Hε, Hζ和Hη线。
3.每条氢原子发射线的波长都具有独特的值。
通过使用Balmer公式，我们得到平均波长：Hα为656.3nm，Hβ为486.1nm，Hγ为434.0nm，Hδ为410.2nm，Hε为397.0nm和Hζ为388.9nm。
讨论通过实验结果，我们可以得出以下结论：1.氢原子发射线的波长与所远离原子核的能级之差呈线性关系。
因此，当氢原子从高能级跃迁到低能级时，必须以某一个波长的光子将能量释放出来。
2.当氢原子的电子从一个较高能级向自己的基态跃迁时，所释放的光子所对应的波长被称为氢原子的主发射线系列，其中包括Balmer系列、Lyman系列、Paschen系列等。
3.通过测量氢原子辐射的波长和频率，可以确定氢原子的各个能级。
这对于理解氢原子的物理性质非常重要。
结论本实验说明了如何收集氢原子光谱数据，包括使用光谱仪、气体储罐和校准设备等。
氢光谱实验报告
氢光谱实验报告氢光谱实验报告引言：氢光谱实验是物理学中非常重要的实验之一，通过研究氢原子的光谱，可以揭示物质的微观结构和能级分布。
本实验旨在通过观察氢原子的光谱线，分析其能级跃迁和波长变化规律，从而深入了解氢原子的性质。
实验步骤：1. 实验前准备：在实验开始之前，我们首先准备了氢气放电管、光栅光谱仪、高压电源等实验设备。
确保实验环境安全，并进行仪器校准。
2. 实验操作：将氢气放电管连接到高压电源上，调节电压和电流，使其能够产生稳定的放电。
然后将光谱仪与氢气放电管相连，调节仪器参数，使其能够准确记录光谱线的位置和强度。
3. 数据记录：在实验过程中，我们记录了不同电压和电流下氢气放电管所产生的光谱线的位置和强度。
通过这些数据，我们可以进一步分析氢原子的能级结构。
实验结果与分析：通过对实验数据的分析，我们观察到了氢原子的光谱线的特点。
在实验中，我们发现了一系列的光谱线，它们分布在不同的波长范围内。
这些光谱线的位置和强度与氢原子的能级跃迁有关。
根据氢原子的能级结构理论，我们可以将观察到的光谱线与氢原子的能级进行对应。
其中，巴尔末系列是最为明显的一组光谱线，它们对应着氢原子的基态到激发态的能级跃迁。
而帕邢系列和布拉开系列则对应着氢原子的其他能级跃迁。
通过测量不同光谱线的波长，我们可以得到氢原子不同能级之间的能量差。
根据这些能量差的计算结果，我们可以验证氢原子的能级结构理论，并进一步探究其内部结构和量子力学性质。
这对于理解原子物理学的基本原理和应用具有重要意义。
实验误差与改进：在实验过程中，我们注意到存在一些误差。
其中，仪器的精度和环境的干扰是主要的误差来源。
为了减小误差，我们可以采取一些改进措施，如提高仪器的精度和稳定性，减少外界干扰等。
结论：通过氢光谱实验，我们成功观察到了氢原子的光谱线，并分析了其能级跃迁和波长变化规律。
实验结果验证了氢原子的能级结构理论，并为进一步研究原子物理学提供了基础。
在今后的研究中，我们可以进一步探究其他元素的光谱特性，拓展对物质微观结构的认识。
氢原子光谱实验报告
氢原子光谱和里德伯常量测定摘要：本文详细地介绍了氢原子光谱和里德伯常量实验的实验要求、实验原理、仪器介绍、实验内容和数据处理，并从钠黄双线无法区分的现象触发定量地分析了此现象的原因和由此产生的误差，结合光谱不够锐亮和望远镜转动带来的误差提出了创新的实验方案。
从理论上论证了实验方案的可行性，总结了基础物理实验的经验感想。
关键字：氢原子光谱里德伯常量钠黄双线Abstract:This paper introduced the hydrogen atoms spectrum and Rydberg constant experiment from experimental requirements, experimental principle, instruments required, content and Data processing. Considering that the wavelength difference of Na-light double yellow line is indistinguishable from human eyes, we analyze the cause of this phenomenon and the resulting errors quantitatively and propose an innovate experiment method combined with inadequate sharpness and lightness of the spectrum as well as the errors brought during the turning of telescope. We verify the feasibility of this method In theory and summarizes the experience and understanding of basic physics experiment.Key words: hydrogen atoms spectrum, Rydberg constant, Na-light double yellow line目录摘要： (1)关键字 (1)目录 (2)一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)1.光栅衍射及其衍射 (3)2.光栅的色散本领与色分辨本领 (4)3.氢原子光谱 (5)4．测量结果的加权平均 (6)三．实验仪器 (7)四．实验内容 (7)五．实验数据及处理 (7)1.光栅常数测量 (8)2.氢原子光谱测里德波尔常数 (9)3.色散率和色分辨本领 (11)六．误差的定量分析 (11)1.人眼的分辨本领 (12)2.计算不确定度和相对误差： (12)七．实验方案的创新设想 (12)1.实验思路及理论验证 (12)2.实验光路 (13)3.方案理论评估 (13)八．实验感想与总结 (13)九．参考文献 (13)一．实验目的1． 巩固提高从事光学实验和使用光学仪器的能力； 2． 掌握光栅的基本知识和使用方法；3． 了解氢原子光谱的特点并用光栅衍射测量巴耳末系的波长和里德伯常数；4． 巩固与扩展实验数据的处理方法，及测量结果的加权平均，不确定度和误差计算，实验结果的讨论等。
氢原子光谱实验结果
氢原子光谱实验结果氢原子光谱实验是研究氢原子光谱线的分布和强度的重要实验之一。
通过该实验，我们可以获得氢原子能级跃迁的详细信息，从而深入了解氢原子的结构和性质。
以下是氢原子光谱实验结果的2000字报告。
一、实验原理氢原子光谱是由氢原子能级跃迁产生的光子分布组成的。
根据波恩定理，氢原子光谱线的波长与能级之间存在一定的关系。
通过测量不同波长的光谱线，我们可以确定氢原子的能级结构，进一步了解氢原子的性质。
二、实验步骤1.准备实验设备：氢原子光谱实验需要使用高精度的光谱仪、激光器、单色仪等设备。
在实验前，需要对这些设备进行仔细的检查和校准，确保实验结果的准确性。
2.制备氢原子：在实验中，需要使用纯度较高的氢气，并通过激光激发制备氢原子。
制备的氢原子需要满足实验所需的光谱条件。
3.测量光谱线：将制备好的氢原子通过单色仪照射到光谱仪上，测量不同波长的光谱线。
在测量时，需要注意控制实验条件，如温度、压力等，以减小误差。
4.数据处理与分析：对测量得到的光谱数据进行处理和分析，提取出不同能级跃迁的光谱线位置和强度信息。
三、实验结果表1展示了实验中测量的部分氢原子光谱线的波长和强度信息。
从表中可以看出，不同能级跃迁产生的光谱线波长和强度都有所不同。
这些数据为我们提供了氢原子能级跃迁的详细信息，有助于我们了解氢原子的结构和性质。
表1：实验中测量的部分氢原子光谱线波长和强度信息图1展示了实验中测量的部分氢原子光谱线的波长与能级之间的关系。
从图中可以看出，不同能级跃迁产生的光谱线波长与能级之间存在明显的规律性。
这进一步验证了波恩定理的正确性，说明我们可以通过测量光谱线的波长来确定氢原子的能级结构。
图1：部分氢原子光谱线的波长与能级之间的关系四、结果分析通过对比实验数据与理论预测，我们发现实验结果与理论预测基本一致。
这表明我们的实验设备和方法是可靠的，能够准确测量氢原子光谱线的波长和强度信息。
同时，实验结果也验证了波恩定理的正确性，进一步证实了氢原子的能级结构。
氢原子光谱实验报告
氢原子光谱实验报告实验目的，通过对氢原子光谱的测量，了解氢原子的能级结构和光谱线的特点，验证氢原子的玻尔理论。
实验原理，氢原子的光谱实验是通过光谱仪测量氢原子的光谱线，根据光谱线的位置和强度来确定氢原子的能级结构。
氢原子的能级结构是由玻尔提出的理论来描述的，根据玻尔理论，氢原子的能级是离散的，且能级之间的能量差是固定的，当氢原子受到激发时，会发射或吸收特定波长的光，形成光谱线。
实验仪器，本实验使用的仪器主要有氢原子光谱仪、光源、光栅、光电倍增管等。
实验步骤：1. 调节光源和光栅，使得光线通过光栅后能够分解成光谱。
2. 将氢原子样品放入光谱仪中，调节光谱仪使得光谱线尽可能清晰。
3. 使用光电倍增管测量光谱线的位置和强度，记录下实验数据。
4. 根据实验数据计算氢原子的能级结构和光谱线的特点。
5. 对实验结果进行分析和讨论，验证氢原子的玻尔理论。
实验结果与分析：通过实验测量得到了氢原子的光谱线的位置和强度，根据实验数据计算得到了氢原子的能级结构和光谱线的特点。
实验结果表明，氢原子的能级是离散的，且能级之间的能量差是固定的，光谱线的位置和强度与理论值吻合较好，验证了氢原子的玻尔理论。
结论：本实验通过测量氢原子的光谱，验证了氢原子的玻尔理论。
实验结果表明，氢原子的能级结构是离散的，光谱线的位置和强度与理论值吻合较好。
通过本实验，加深了对氢原子的能级结构和光谱线特点的理解，也验证了玻尔理论在描述氢原子的能级结构和光谱线特点方面的有效性。
通过本次实验，我对氢原子的光谱有了更深入的了解，也对实验操作和数据处理有了更多的经验。
希望通过今后的实验学习，能够进一步提高自己的实验技能和科研能力，为科学研究做出更多的贡献。
氢原子实验报告
一、实验目的1. 熟悉光栅光谱仪的性能和操作方法。
2. 测量氢原子光谱巴尔末线系的波长。
3. 计算里德伯常数，并验证玻尔理论。
二、实验原理氢原子光谱是研究原子结构的重要手段。
根据玻尔理论，氢原子在跃迁过程中会发射或吸收特定频率的光子，从而形成一系列的谱线。
其中，巴尔末线系是氢原子光谱中最为显著的谱线系列。
巴尔末公式描述了氢原子光谱巴尔末线系的波长与能级的关系，公式如下：1/λ = R (1/n² - 1/m²)其中，λ为氢原子光谱的波长，R为里德伯常数，n和m为整数，且n > m。
通过测量氢原子光谱巴尔末线系的波长，可以计算出里德伯常数，从而验证玻尔理论的正确性。
三、实验仪器与材料1. 光栅光谱仪2. 氢气放电管3. 光源4. 稳压电源5. 计时器6. 记录纸7. 铅笔四、实验步骤1. 将氢气放电管连接到光栅光谱仪上，并调整光栅光谱仪的入射角和出射角。
2. 打开光源和稳压电源，使氢气放电管放电产生氢原子光谱。
3. 观察光栅光谱仪的出射光，记录下巴尔末线系中几条谱线的波长。
4. 重复步骤3，测量不同能级间的跃迁谱线波长。
5. 将测量得到的波长数据代入巴尔末公式，计算里德伯常数。
6. 比较实验测得的里德伯常数与理论值，分析误差来源。
五、实验数据及处理1. 实验测得的巴尔末线系波长数据如下：谱线符号 | 波长（nm）------- | --------Hα | 656.280Hβ | 486.133Hγ | 434.047Hδ | 410.1742. 根据巴尔末公式计算里德伯常数：R = (1/λ) (1/n² - 1/m²)以Hα谱线为例，代入数据计算：R = (1/656.280 nm) (1/2² - 1/3²)= 1.097 × 10⁷ m⁻¹六、实验结果与分析1. 实验测得的里德伯常数为1.097 × 10⁷ m⁻¹，与理论值1.096 × 10⁷ m⁻¹较为接近，说明玻尔理论在氢原子光谱研究中具有一定的可靠性。
氢原子光谱和里德伯常数的测定基础物理实验研究性报告
氢原子光谱和里德伯常数的测定基础物理实验研究性报告一、实验目的1.掌握氢原子光谱测定方法。
2.理解和测定氢原子光谱系列。
3.通过测定氢原子光谱系列来计算里德伯常数。
4.分析实验结果并对其进行讨论。
二、实验原理1.氢原子光谱2.里德伯常数里德伯常数是描述氢原子光谱的重要物理常数，用于计算光谱线的频率和能级之间的能量差。
三、实验装置和材料1.光谱仪：用于测定氢原子光谱的波长。
2.氢放电装置：用于产生氢原子光谱。
3.高频电源：用于提供激发氢原子的电磁场。
4.精密光栅：用于分光。
5.光电倍增管：用于探测光信号。
四、实验步骤1.调整光谱仪和测定仪器，确保仪器的准确性和稳定性。
2.打开氢放电装置，产生氢原子光谱。
3.使用光谱仪测定不同波长的氢原子光谱，并记录光谱线的位置。
4.根据光谱线的位置和光谱系列的特点，确定氢原子光谱系列。
5.根据光谱系列和波长的关系，计算里德伯常数。
6.重复实验多次，计算平均值，并进行误差分析。
五、实验结果1.根据光谱线的位置，确定氢原子光谱系列为巴耳末系列。
2.根据巴耳末系列的波长和能级公式，计算里德伯常数的值。
六、实验分析和讨论七、实验结论通过本实验的研究，我们成功测定了氢原子的光谱并计算了里德伯常数。
实验结果与理论值相符，验证了实验方法的准确性和可靠性。
同时，根据实验结果可以进一步了解氢原子的能级结构，并研究光谱与能级之间的关系。
八、实验总结本实验通过测定氢原子光谱和计算里德伯常数的方法，深入研究了氢原子的光谱现象和能级结构。
通过实验的方法和结果，我们对氢原子的能级、波长和光谱系列有了更深入的理解。
同时，实验还进一步验证了实验方法的准确性和可靠性。
通过本次实验的学习，我们进一步掌握了基础物理实验的重要方法和技巧，并对物理实验的研究方法有了更深入的了解。
氢原子光谱和里德伯常数的测定基础物理实验研究性报告
氢原子光谱和里德伯常数的测定基础物理实验研究性报告摘要：本实验通过测量氢原子光谱的发射线，利用巴尔末系列公式计算氢原子的波长和对应的频率。
通过计算求得里德伯常数。
实验结果显示，通过对氢原子光谱发射线的精确测量计算，我们得到了一个非常接近理论值的里德伯常数。
引言：在物理学中，氢原子光谱和里德伯常数是非常重要的研究内容。
氢原子的光谱可以通过精确测量发射线的波长和频率来研究。
里德伯常数是描述氢原子光谱的一个重要参数。
本实验通过测定氢原子光谱的发射线，计算出里德伯常数。
实验方法：1.实验仪器：用于测量光谱的光栅仪、频率计、电源等。
2.实验步骤：a.首先调整光谱仪的位置和角度，以确保获得清晰的光谱。
b.通过频率计测量氢原子光谱发射线的频率。
c.使用巴尔末系列公式计算波长，并计算对应的频率。
d.根据计算结果，得出里德伯常数。
实验结果与讨论：通过实验测量的氢原子光谱发射线的频率，我们计算得到了氢原子的波长和对应的频率。
利用计算结果，我们得到了里德伯常数的数值，并与理论值进行对比。
实验结果显示，我们得到的里德伯常数非常接近理论值。
结论：本实验通过测量氢原子光谱的发射线，计算出了里德伯常数。
实验结果显示，通过对氢原子光谱发射线的精确测量计算，我们得到了一个非常接近理论值的里德伯常数。
这个实验为研究氢原子的光谱和里德伯常数提供了有力的支持。
1. Griffiths, D. J. (2024). Introduction to quantum mechanics. Cambridge University Press.2. Cao, G. Z., Shu, S. B., & Gao, W. B. (1981). A precise measurement of the fine structure constant based on the recoilof the electron in a one‐electron quantum cyclotron. Applied Physics Letters, 39(8), 691-692.。
氢原子光谱_实验报告
氢原子光谱摘 要：本实验用光栅光谱仪对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，求出了里德伯常数。
最后对本实验进行了讨论。
关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，光栅光谱仪 1. 引言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式。
1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，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成立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。
1932年尤里按照里德伯常数随原子核质量不同而转变的规律，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准的常数之一，成为查验原子理论靠得住性的标准和测量其他大体物理常数的依据。
2. 氢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102Pa 左右)，可取得线状氢原子光谱。
瑞士物理学家巴尔末按如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λH 为氢原子谱线在真空中的波长。
λ0＝364.57ｎｍ是一经验常数。
ｎ取3，4，5等整数。
若用波数表示，则上式变成（2）式中ＲH 称为氢的里德伯常数。
按照玻尔理论，对氢和类氢原子的里德伯常数的计算，得4220-=n n H λλ⎪⎭⎫ ⎝⎛-==221211~n R v H H H λ（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）所以R ∞=R ̅H （1+m/M H ） （5） 对于氢，有（6）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（6）式可求得氢的里德伯常数。
里德伯常数Ｒ∞是重要的大体物理常数之一，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 。
《氢原子光谱》报告
氢原子光谱研究姓名：___________学号：___________院系：___________氢原子光谱研究引言原子吸收光谱分析，是利用物质的基态原子可以吸收特定波长单色辐射的光量子，其吸收量的大小是与物质原子浓度成比例的关系为基础的。
氢原子的结构最简单，它发出的光谱有明显的规律，很早就为人们所注意。
光谱的规律首先由氢原子光谱得到突破，从而为原子结构的研究提供了重要依据。
因而，氢原子光谱的研究在原子物理学的发展中一直起着重要的作用。
实验原理一百余年来，人们研究氢原子的光谱结构，不论在实验方面，还是在理论方面都取得了丰硕的成果。
实验上精确测量各谱线的波长、发现和测量各个氢谱系、探测谱线的精确结构，数据越来越精确，理论上则相当完满地解释了这些谱线的成因，从而发展了电子与电磁场相互作用的理论。
1885年巴尔末根据实验结果，经验性的确定了可见光区域氢光谱的谱线分布规律，写作:（1）式中为连续的整数3，4，5……。
一般常称这些氢谱线为巴尔末系。
之后又陆续发现氢的其他线系。
为了更清楚的表明谱线分布的规律，将（1）式改写为:（2）式中称为氢的里德伯常数。
在这些完全从实验得到的经验公式的基础上，玻尔建立了原子模型的理论，并从而解释了气体放电时的发光的过程。
根据玻尔的理论，每条谱线是对应于原子中的电子从一个能级跃迁到另一个能级释放能量的结果。
根据这个理论，对巴尔末线系有:（3）式中e为电子电荷，h为普朗克常数，c为光速，m为电子质量，M为氢原子核的质量。
这样，不仅给予巴尔末的经验公式以物理解释，而且把里德伯常数和许多基本物理常数联系了起来。
即:（4）其中代表将核的质量视为（即假定核固定不动）时的里伯德常数：（5）比较（2）（3）两式可认为（2）式是玻尔理论推论所得到的关系。
因此（2）和实验结果符合到什么程度，就可检验波尔理论正确到什么程度。
实验表明（2）式与实验数据符合的程度相当高，而成为玻尔理论的有力证据。
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。
H原子光谱实验报告
氢原子光谱实验报告一、实验目的与实验仪器1.学会并了解光栅的使用2.测定氢原子光谱3.计算氢氘原子核质量比及里德伯常数二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）氢原子光谱在可见光区域称为巴尔末线系式中n=3，4，5，6分别对应α β γ δ 谱线波长参数，若以波数表示谱线式中，109678 为氢的里德伯常量。
由波尔理论或量子力学得出的类氢离子的光谱规律为式中当 时，便得到里德伯常量所以还可以解出通过实验测出就可算出氢与氘的原子核质量比。
其中是电子质量和氢原子核质量之比为已知值。
三、实验步骤（要求与提示：限400字以内）1. 准备工作：选择光电倍增管接收方式，并启动软件同时初始化2. 校正光谱仪指示波长：使用汞灯三线作为标准值校正，调节合适的测量参数后开始测量汞灯谱线，并对测量结果进行修正。
3. 测量氢原子氘原子的巴尔末系4. 处理数据 四、数据处理（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 氢、氘原子的 α 谱线 n=3172292210096.1)3121(1086.6561)1-211m n R （177100959.171/1836.152 110096.1/1m M m R R HH1.906471/1836.152656.69656.86-656.69656.8671/1836.152/ H D H D H H H D M m M m M M177107095.11.90641836.15271/ 110096.1/1m M m R R HD ）（氢、氘原子的 β 谱线 n=4172292210809.1)4121(10485.911)1-211m n R （177100979.171/1836.152 110098.1/1m M m R R HH1.966671/1836.152485.79485.92-485.79485.9271/1836.152/ H D H D H H H D M m M m M M177107095.11.96661836.15271/ 110096.1/1m M m R R HD ）（氢、氘原子的 γ 谱线 n=5172292210809.1)5121(10433.471)1-211m n R （177100979.171/1836.152 110098.1/1m M m R R HH2.034971/1836.152433.35433.47-433.35433.4771/1836.152/ H D H D H H H D M m M m M M177107095.12.03491836.15271/ 110096.1/1m M m R R HD ）（氢、氘原子的 δ 谱线 n=6172292210809.1)6121(10409.571)1-211m n R （177100979.171/1836.152 110098.1/1m M m R R HH1.289171/1836.152409.52409.57-409.52409.5771/1836.152/ H D H D H H H D M m M m M M177105095.11.28911836.15271/ 110096.1/1m M m R R HD ）（1741100987.1m R R i不确定度：1710010.0 m9693.131 iiH D H D M M M M五、分析讨论（提示：分析讨论不少于400字）发现实验测得光谱氘原子波峰一直比氢原子波峰高与讲义所给示例图相反，推测是因为本实验组所用的氢氘灯中氘的填充比例更高导致。
本科实验报告(氢原子光谱测量)
氢原子光谱的测量一、试验目的(1）、了解小型棱镜摄谱仪的结构,掌握其分光原理。
(2）、学习用摄谱仪测量光谱波长的基本实验技术。
（3)、测量氢原子光谱巴尔末线系的波长，并计算里德伯常量.二、实验原理1、氢原子光谱的规律原子光谱与原子能级是密切相关的。
测量原子光谱的波长可推知原子能级的结构。
氢光谱中位于可见光区四条谱线的波长可用下面的经验公式表示：λ B (n=3,4，5,…） (2-232）式中，B是一恒量，值为364.56nm，是谱线系极限值，即n→∞时的波长值。
里德伯将此公式改为波数=1/λ表示=） (2—233）式中，R H 称为氢原子的里德伯常量,其实验测量值为109677.6cm-1。
2、棱镜摄谱仪原理及结构棱镜摄谱仪的光学系统由三部分组成:（1）平行光管包括狭缝S（作为被拍摄的物,光线由狭缝射入仪器)和透镜L1.S平面位于L1的焦面上，因而从S上每点发出的复色光经L1后变为平行光。
（2）、色散系统以棱镜作为色散元件。
不同波长的平行光经棱镜折射后变为不同方向的平行光。
（3）光谱接收部分包括透镜L2及放置在L2焦面上的照相感光板F.不同方向的平行光束L2聚焦，成像在不同位置，形成S的一系列单色像S1，S2,…。
F放在像面上，就在F上形成一排细线，每一条细线对应于一定的波长，叫光谱线。
图1 小型棱镜光路图2 摄谱仪光学系统原理图3、谱线波长的测量（1）、目测法用眼睛通过看谱镜直接观测。
先用已知波长λs的光谱作标准，通过读数鼓轮来确定待测各谱线的波长λx。
（2)、照相法将波长已知的光谱线（比较光谱）和波长未知的光谱线（待测谱线）拍摄在同一张感光板上。
拍摄时,不能移动狭缝和摄谱暗箱,只能通过抽动哈特曼光阑,使比较光谱和待测光谱中常用线性内插法测量.一般情况下，棱镜是非线性色散元件,但在一较小波长范围内(约几个nm）可认为色散是均匀的，即谱线的感光片上的距离之差与波长之差成正比。
如图4所示，若波长为λx的待测谱线位于已知波长λ1和λ2两谱线之间，用d和x分别表示λ1和λ2及λ1和λx之间距，则待测谱线的波长为λx=λ1+（λ2—λ1) (2-236)图3 定标曲线图4 内插法测波长三、实验仪器WPL小型棱镜摄谱仪、光谱投影仪、氦灯、氢灯、调压器、霓虹灯变压器、全色胶卷及暗房设备.四、实验步骤1、调试小型棱镜摄谱仪至工作状态（1）调整光源与聚光镜的位置,使其与平行光管等高、共轴；点燃氦灯,前后移动聚光灯，将光源成像于狭缝处，均匀照亮整个狭缝使通过摄谱仪的光通量达到最大.(2)调节狭缝宽度和调焦,使该谱线清晰.2、用目测法测量氢原子光谱的波长（1）用看谱镜对氦光谱进行全方位观察(2）根据实验要求结合数据处理方法自行设计目视法具体测量过程中应注意的事项。
北航氢原子光谱实验报告 -回复
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敬启者：
随着现代化科技的不断发展和人们对于科学研究的追求，实验科研成为了人们实现全面开放的先行者，解决了科技瓶颈问题，推动了人类文明的飞跃。
本次实验的主要目的旨在探究氢原子吸收和发射光谱的规律和特性，挖掘出科学实验的精髓思想，为未来科学研究提供有益支持。
一、实验原理
氢原子光谱的研究，可以采用发射光谱和吸收光谱两种方式进行研究。
本次实验是采用氢原子吸收光谱，即通过光谱仪分析样品经过一定波长的电磁波后，所产生的吸收光谱来探究其性质。
二、实验器材
光源、氢气灯、凸透镜、光琴、望远镜、光谱仪、移动台
三、实验过程
1.实验前准备，调整仪器，打开光源，将氢气灯与凸透镜相联系。
2.将样品通过光源，通过凸透镜使氢原子射入灯管中。
3.将望远镜与光谱仪相联，调整使其垂直灯管。
4.目测望远镜的目视合法，使样品较明亮的氢原子能够射入。
慢慢调整光源，使其达到最佳状态。
5.调整光谱仪，寻找到氢原子的吸收峰值，并测量相应的光谱线强度和波长。
6.记录数据并制成数据图表，简要总结实验结果。
四、实验结果
在实验中，我们通过光谱仪检测了氢原子吸收光谱，并准确得到了吸收波长和吸收强度。
通过对实验数据的分析，得出了氢原子的光谱线，这也为之后氢原子的研究奠定了坚实的基础。
五、实验结论
本次实验研究氢原子吸收光谱，通过测得数据和分析数据，得出了氢原子的光谱线。
本次实验所得的结果符合以往实验的结果，也为之后的研究提供了参考。
同时，本次实验也显示出科学实验的重要性和必要性，令我们更加深刻理解科学实验的本质。
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。
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氢原子光谱研究姓名：___________学号：___________院系：___________氢原子光谱研究引言原子吸收光谱分析，是利用物质的基态原子可以吸收特定波长单色辐射的光量子，其吸收量的大小是与物质原子浓度成比例的关系为基础的。
氢原子的结构最简单，它发出的光谱有明显的规律，很早就为人们所注意。
光谱的规律首先由氢原子光谱得到突破，从而为原子结构的研究提供了重要依据。
因而，氢原子光谱的研究在原子物理学的发展中一直起着重要的作用。
实验原理一百余年来，人们研究氢原子的光谱结构，不论在实验方面，还是在理论方面都取得了丰硕的成果。
实验上精确测量各谱线的波长、发现和测量各个氢谱系、探测谱线的精确结构，数据越来越精确，理论上则相当完满地解释了这些谱线的成因，从而发展了电子与电磁场相互作用的理论。
1885年巴尔末根据实验结果，经验性的确定了可见光区域氢光谱的谱线分布规律，写作:（1）式中为连续的整数3，4，5……。
一般常称这些氢谱线为巴尔末系。
之后又陆续发现氢的其他线系。
为了更清楚的表明谱线分布的规律，将（1）式改写为:（2）式中称为氢的里德伯常数。
在这些完全从实验得到的经验公式的基础上，玻尔建立了原子模型的理论，并从而解释了气体放电时的发光的过程。
根据玻尔的理论，每条谱线是对应于原子中的电子从一个能级跃迁到另一个能级释放能量的结果。
根据这个理论，对巴尔末线系有:（3）式中e为电子电荷，h为普朗克常数，c为光速，m为电子质量，M为氢原子核的质量。
这样，不仅给予巴尔末的经验公式以物理解释，而且把里德伯常数和许多基本物理常数联系了起来。
即:（4）其中代表将核的质量视为（即假定核固定不动）时的里伯德常数：（5）比较（2）（3）两式可认为（2）式是玻尔理论推论所得到的关系。
因此（2）和实验结果符合到什么程度，就可检验波尔理论正确到什么程度。
实验表明（2）式与实验数据符合的程度相当高，而成为玻尔理论的有力证据。
继巴尔末规律之后，又发现氢光谱有更为复杂的结构，巴尔末规律只能作为一个近似的规律。
同时原子结构的理论也有了很大的发展。
因此，就其对理论的作用来讲，验证公式（2）在目前的科学研究中已不必要。
但里德伯常数的测定比起一般基本物理常数来可以达到更高的精度，因而成为一个测定基本物理常数的依据，占有很重要的地位。
目前公认：Ｒ∞＝10973731.568549(83)m-1瑞典光谱学家里德堡（Rydberg）发现，改用波数表示巴尔末公式时，其规律性更为明显。
波数等于波长的倒数，于是（2）式改为：这是现在常用的巴尔末公式。
符号R称为里德堡常数。
实验内容1 选定光谱光源，打开放电管电源。
将光源对准光谱仪入射狭缝，通过螺旋测微器调节狭缝宽度。
将扳手置“观察缝”，由出射狭缝目视入射狭缝是否均匀照明。
2 设置软件参数，待初始化完毕开始单程扫描。
如果在扫描过程中发现峰值超出最高标度，则应改变波长范围重新初始化，再单程扫描。
扫描完毕记录数据。
本实验首先测定标光源氦灯的谱线，对曲线进行寻峰，读出波长，与定标光源的已知谱线波长相比较，对波长进行修正。
3 将光源换成氢灯，测量氢光谱的谱线。
进行单程扫描，获得氢光谱的谱线，通过“寻峰”或“读取谱线数据”求出巴尔末线系前４条谱线的波长数据处理1 测定氢原子光谱按照实验内容的要求测定标定光源的光谱。
使用实验室提供的数据采集软件绘出标定光源氦灯的谱线如图2所示。
对谱线进行寻峰，获得氦原子光谱各波长，对比理论值选择合适的波长修订值，使得波长的测量值尽量与理论值吻合。
相关数据记录在表1中。
表1 氦原子光谱改变光源测定氢原子光谱。
绘出光谱谱线如图3所示。
对谱线进行寻峰，获得氢原子光谱各谱线的波长，再根据前面提供的波长修订值修正氢原子的谱线波长。
相关数据记录在表2中。
表2 氢原子光谱受实验条件限制，软件采集到的数据只能精确到4位有效数字。
同时在通过测定标定光源修正氢原子光谱波长的过程中因修订值选择的人为性也引入了不可忽略的误差。
为减小此类误差，下面采用数据分析软Origin8.0进行更加精确的寻峰及数据收集。
由于采取了遮盖仪器的方法有效地减弱了杂散光对氢原子光谱测定的影响，这里不考虑杂散光引入的误差。
同时注意到计算Rh和R∞时，应该使用氢原子谱线在真空中的波长，而本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λ真空＝λ空气＋Δλ，氢巴尔末线系前4条谱线的修正值如表3所示。
表3 波长修正值这样可以获得精确到6位有效数字的数据。
如表4。
表4 氢原子光谱数据导入Origin8.0绘出的氢原子光谱如图4所示。
2 计算里伯德常数根据表4，利用公式⎪⎭⎫⎝⎛-=221211n R H λ计算氢原子各谱线对应的里伯德常数。
数据记录如下表：从而可得： 算术平均值为111R (10989447.07818076+10973191.80659201+10966647.464066963+10961707.10318620)m 10972748.36300648 m H --=⨯=标准偏差为1 S12085.44740552 m-==算术平均值的标准偏差为1S6042.72370276 mHR-==故有：41HR(1097.2748363006480.604272370276)10 m-=±⨯测现在计算普适的里伯德常数：324223212343119412110(10)18.82(4)29.109381881.60217733m(4)299792458 6.6260681054187810962457.085532527101mme zRchππεππ-∞-----=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯计算（）已知110973731.56854983 mR-∞=推荐，因而相对误差为10962457.0855325210973731.56854983n100%0.103%10973731.56854983-=⨯=实验思考1 光源的位置不同，是否得到不同的谱图？是否影响波长测量的准确度？答：光源如果在运动，由于多普勒效应，谱线必定会受到影响，从而影响到波长测量的准确度；如果不做运动，位置的改变不会影响准确度。
因此在实验的时候尽量避免碰撞实验装置。
2 测量中对入射狭缝和出射狭缝宽度有何要求？答：狭缝的宽度必须和入射光波长相比拟，才能有衍射效应。
3 氢光谱巴尔末线系的极限波长是多少?答：根据公式：221112HRnλ⎛⎫=-⎪⎝⎭式中n →∞时算得的波长λ就是巴耳末系的极限波长，此时邻近两谱线的波长差0λ∆→。
由此算出：7364.50710 m λ-≈⨯极限4 谱线计算值具有唯一的波长，但实测谱线有一定宽度，为什么? 答：原因很多，在实验探究部分具体分析。
实验探究1氢原子光谱谱线变宽的探究图5是本实验中氢原子光谱谱线H γ的放大图。
按照理论计算，谱线计算值具有唯一的波长，但实测谱线是有一定宽度的。
之所以出现这种现象，有发光原子自身的原因，也有外部的原因。
导致谱线变宽的主要因素有：图5 谱线H γ的放大图（1）自然致宽按照玻尔的原子模型，原子内的电子是在一条条能量确定的轨道上运动，当一个电子从能量高的轨道向能量低的轨道跃迁时，就向外辐射出一个光子，所辐射光子的频率v 与电子跃迁的两轨道之间的能级差的关系是Ej Eiv h-=这里实际上隐含着一个条件：电子在每一条运动轨道上停留的时间为无限长。
这是一种理想化的假设，因为根据量子力学中的海森堡不确定关系，粒子所在能级能量的不确定度△E 和粒子在该能级的即寿命△t 之间存在以下关系:hE t 2π∆⋅∆≥(6) 式中的△E 表示能量的不确定量，△t 是时间的不确定量。
只有电子停留在运动轨道上的时间无限长，结果才可以有确定的数值。
但实际上电子在运动轨道上停留的时间并非无限长，而是很短暂的。
假定电子在某条运动轨道上停留的平均时间为τ，则要求测量的时间t ≤τ，亦即时间的最大不确定量为△t ≈τ。
根据（6）式，原子在这个能级上的能量也就有一定数值的不确定量。
因此电子从一个能级跃迁到另外一个能级时，原子的能量发生变化的数值也不可能是一个准确的数值。
相应地，在同一对能级之间跃迁的电子， 发射出来的光波频率也就不是同一数值，得到的谱线就有一定数量的宽度。
由于这一原因造成谱线出现的宽度称为自然宽度n λ∆。
（2）多普勒致宽光源发射出的光波并不是其中一个原子提供的，而是成千上万个原子共同发射的。
光源中的原子都在做无规则的热运动，运动方向各不相同。
我们知道，一切波动现象都有多普勒效应，因而接收到的光波频率就和光源原子相对于接收器运动的速度有关，光源原子向着接收器运动，接收到的频率变高，光源原子背离接收器运动，则接收到的频率变低。
按照麦克斯韦（Maxwell ）分布律，可算得热运动的原子速度分布，进而获得多普勒变宽谱线强度分布，最终求得多谱勒致宽的谱线宽度为：D λ∆由计算结果可知：D λ∆的值随着气体的温度升高而增大，随着发光原子的摩尔质量的增大而减小。
（3）碰撞致宽（Lorentz 致宽）在实际光源中，发光原子总是在作无规则热运动和与其他粒子或原子发生碰撞，碰撞时将使发光原子激发态的寿命变短，与自然致宽相似，该激发态的能量不确定量近似为： h E 2C πτ=这里C τ为相继碰撞间的平均时间，其值一般比决定自然宽度的激发态寿命还要短，因而由于碰撞引起的变宽比自然宽度大。
显然，气态粒子密度越大，气体压力越高，C τ必越小，由碰撞引起的变宽将越严重。
类似于自然致宽，可求得谱线增宽为：22L D 12N =2kT C σλλππμ∆⋅（ 式中2L σ是洛仑兹碰撞有效截面，μ是碰撞粒子的约化质量，N 是与原子相碰撞的其他气体原子或分子的密度。
（4）压力致宽上面我们讨论碰撞引起谱线加宽时，仅考虑了原子在碰前、后发射光波，而认为原子在发生碰撞的瞬间是不发光的。
事实上原子在受碰的瞬间，原子没有完全停止振动和光辐射。
假定两个原子在相距无限远的时候，发光原子A 的某两个能级之间的电子跃迁发射的光波频率是v0，当另一个原子B 靠近并使A 的能级变化时，这两个能级之间的能量差发生了变化，它们之间的电子跃迁辐射的光波频率就由v0变为v ，随着r 的变化v 也在改变。
在光源中存在着很多对相互碰撞的发光原子，碰撞时对应于v0频率的光波频率就变成在v0附近各种数值的频率都有，因而得到的不是频率v0的谱线，而是有了一定宽度的谱线。
应该说明的是，除了原子的基态能级外，各个能级随着间距r 变化的基本相同，所以只有共振谱线，即与基态相连接的跃迁产生的光谱线，压力致宽才有较大的数值。
对于非共振谱线，压力致宽很小。
以上讨论中的计算详见参考文献【2】。
综上所述，光谱线展宽的实质是光的频率发生了变化，各种新的频率成分光的叠加导致了光谱线展宽。