用多功能光栅光谱仪进行钠光谱测量实验
实验内容:用双光栅Lau效应测量平板玻璃的折射率

实验内容:用双光栅Lau效应测量平板玻璃的折射率用双光栅lau效应测量平板玻璃的折射率一、实验目的了解并掌握双光栅lau效应的基本原理;学会利用双光栅lau效应法测量平板玻璃的折射率。
二、实验仪器分光仪1台,钠光灯1台,测微目镜1套,光栅2块,光栅架2个,标准样品1块(n=1.51630),待测样品1块,游标卡尺1把。
三、实验内容1.打开钠光灯,3-5分钟后亮度正常;将钠光灯源、平行光管、望远镜调整在在一条直线上;此时,阿贝目镜中应能看到清晰的分光板和狭缝图像,狭缝图像位于分光板的中心。
2.将两光栅架套在望远镜筒及平行光管前段,其上分别放置光栅,两光栅间距建议距离为6~8cm;从视觉上看,这两个光栅基本上是平行的。
?2)3.将狭缝逐渐开大,在目镜视场中会看到条状光栅的衍射像(0?1,;调节对于光栅狭缝的尺寸,建议在视场中亮条光栅衍射像宽度与暗条宽度之比为1:5~1:2。
4.仔细调节光栅,直到在各级衍射像的背景上出现平行等间距条纹。
5.将标准样品放入载物台,记下起始读数,转动载物平台,使衍射像背景上的移动10个条纹,记录光谱仪刻度盘的读数;重复三次,并将数据填入表中。
6.取下样品,将待测样品放入光路中,使待测样品表面垂直于光路的主光轴;7.记下初始读数,旋转加载平台,在衍射图像背景上移动10条条纹,并记下分数光计转盘读数;重复三次,将数据填入表格。
8.计算被测样品的折射率并进行误差分析(需定性分析实验各部分操作引起的问题)误差情况)。
两个光栅之间的间距(mm):待测标准样品(K9)的次数1三倍厚度三倍入射角三倍厚度三倍入射角(I1)d(mm)123平均值(I)D1(mm)IV.思考1.试推导为什么两光栅间距满足?2/2?整数倍时,干涉条纹最清晰。
2试分析实验中各测量数值的误差和试验中能带来误差的因素都有哪些?五、扩展内容推导实验所用公式5的不确定度传递公式,并分析实验结果的不确定度。
实验六用光学多道分析仪测钠原子光谱

实验五用光学多道分析仪测钠原子光谱光谱是研究物质微观结构的重要手段,被广泛应用于化学分析、医药、生物、地质、冶金和考古等部门。
常用的光谱有吸收光谱、发射光谱和散射光谱,涉及的波段从X射线、紫外线、可见光、红外光,到微波和射频波段。
光学多道分析仪是光谱分析中的重要仪器之一,主要用于原子光谱、拉曼光谱、荧光光谱、时间分析谱、微观反应动力学、及天文学等方面的研究。
本仪器特点,对微弱信号和瞬变信号检测尤为方便。
本实验通过测量钠灯最强谱线,让大家学会用多道分析仪进行光谱测量的基本方法。
实验目的:1. 学习并了解光学多道分析仪的构造及工作原理。
2. 初步掌握光学多道分析仪的使用方法。
3. 对光学多道分析仪进行定标。
实验仪器:钠灯、汞灯、WGD-6型光学多道分析器。
实验内容:1. 利用Hg灯对光学多道分析仪进行定标。
2. 能够用本仪器测出Na灯的最强谱线。
实验原理:一、光学多通道分析器(OMA)图1是利用现代电子技术接收和处理某一波长范围(λ1~λ2)内光谱信息的光学多通道检测系统的基本框图。
图1光学多通道检测系统的基本框图入射光被多色仪色散后在其出射窗口形成λ1~λ2的谱带。
位于出射窗口处的多通道光电探测器将谱带的强度分布转变为电荷强弱的分布,由信号处理系统扫描、读出、经A/D变换后存贮并显示在计算机上。
OMA的优点是所有的像元(N个)同时曝光,整个光谱可同时取得,比一般的单通道光谱系统检测同一段光谱的总时间快N倍。
在摄取一段光谱的过程中不需要光谱仪进行机械扫描,不存在由于机械系统引起的波长不重复的误差;减少了光源强度不稳定引起的谱线相对强度误差;可测量光谱变化的动态过程。
图2是多色仪及光源部分的光路。
光源S经透镜L成像于多色仪的入射狭缝S1,入射光经平面反射镜M1转向90°,经球面镜M2反射后成为平行光射向光栅G。
衍射光经球面镜M3和M4成像于观察屏P。
由于各波长光的衍射角不同,在P处形成以某一波长λ0为中心的一条光谱带,使用者可在P上直观地观察到光谱特征。
钠原子光谱测量及量子缺计算

钠原子光谱测量及量子缺计算
陈玉
【摘要】使用光栅光谱仪观察、测量钠原子光谱,利用里德伯表计算量子缺。 【关键字】钠原子光谱,量子缺
一、钠原子光谱的线系
对于氢原子光谱,人们早就发现 它们的光谱线的波数可以用两项值之 差表示:
处轨道的量子数 n 和 l 都有关。轨道 贯穿和原子实的极化都使原子的能量 减少,量子数 l 减少,轨道进入原子 实的部分越多,原子实的极化也越显 著,因而原子的能量减少得越多。与
区,主线系除了共振线在可见区,其
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06300720351 陈玉_钠原子光谱测量及量子缺计算
五、量子缺计算
1、根据量子数的估计值,在里德 伯表中找到相应表项(波数差)
估计值:Δ 1.35,Δ 0.88,
Δ 0.01
量子数差 n
主线系 34
RR …… 1
nn
主量子数 n 相同的氢原子相比,碱金 属金属原子的能量要小,而且不同的
式中 R 为里德伯常数。 碱金属原子只有一个价电子,价
电子在核和内层电子组成的原子实的 中心力场中运动和氢原子有类似。但 是,由于原子实的存在,价电子处在 不同量子态时,或者按轨道模型的描
轨道量子数 l 对应着不同的能量。l 数 值越小,能量越小;l 越大,越接近相 应的氢原子的能级。
R n Δ …… 4
由于电子自旋和轨道运动的相互作用, 使原子具有附加能量。这附加能量除
了与量子数 n,l 有关外,还与原子的
如果令 n’,l’固定,而 n 依次改变 总角动量的量子数 j 有关,因此同一
(l 的选择定则为Δl 1),则得到 光谱项有分裂为不同能级。
一系列的 值,它们构成一个光谱线系,
钠原子氢原子光谱

实验二十 钠原子光谱引言研究元素的原子光谱,可以了解原子的内部结构,认识原子内部电子的运动,并导致电子自旋的发现。
钠原子是一个多电子原子,原子序数为11,既有稳定的满内壳层,又有自由电子,既存在着原子核和电子的相互作用,又存在着电子之间的相互作用,还有电子自旋运动与轨道运动的相互作用,其光谱结构比较简单,即可用吸收光谱,也可用发射光谱进行研究,在激光光谱日益发展的今天,钠光谱仍是深入研究的对象之一。
一、实验目的1、WGD-8型组合光栅光谱仪拍摄钠原子光谱的实验方法;2、测定钠光谱线的波长,通过里德伯关系计算钠原子能级和量子亏损,并绘出能级图。
二、实验原理在原子物理中,氢原子光谱的规律告诉我们:当原子在主量子数为2n 与1n 的上下两能级间跃迁时,它们的谱线波数可以用两光谱项之差表示:2221~n R n R −=ν, (1) 式中R 为里德伯常量(109 677.581−cm ).当21=n ,2n =3,4,5,…,则为巴尔末线系。
对于只有一个价电子的碱金属原子(Li ,Na ,K ,…),其价电子是在核和内层电子所组成的原子实的库仑场中运动,和氢原子有点类似。
但是,由于原子实的存在,价电子处在不同量子态时,或者按轨道模型的描述,处于不同的轨道时,它和原子实的相互作用是不同的。
因为价电子处于不同轨道时,它们的轨道在原子实中贯穿的程度不同,所受到的作用不同。
还有,价电子处于不同轨道时,引起原子实极化的程度也不同。
这二者都要影响原子的能量。
即使电子所处轨道的主量子数n 相同而轨道量子数l 不同,原子的能量也是不同的,因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数n 、l 都有关,轨道贯穿和原子实极化都使原子的能量减少,量子数l 越小,轨道进入原子实部分越多,原子实的极化也越显著,因而原子的能量减少得越多。
与主量子数n相同的氢原子相比,金属原子的能量要小,而且不同的轨道量子数l 对应着不同的能量。
l 值越小,能量越小;l 越大,越接近相应的氢原子的能级。
钠原子光谱实验

6
它与氢原子光谱的差别在于有效量子数 n* 不
是整数,而不是主量子数n减去一个数值 ,即 量子修正 ,称为量子缺,量子缺是由原子实的
极化和价电子在原子实中的贯穿引起的,碱金属原 子的各个内壳层均被子电子占满,剩下的一个电子 在最外层轨道上,此电子称为价电子,价电子与原 子的结合较为松散,与原子核的距离比其他内壳层 电子远的多,因此可以把除价电子之外的所有电子 和原子核看作一个核心,称为原子实.由于价电子 电场的作用,原子实中带正电的原子核和带负电的 电子的中心会发生微小的相对位移,于是负电荷 的中心不再在原子核上,形成一个电偶极子。极 化产生的电偶极子的电场作用于价电子,使它
谱线比较强,在可见光区只有一条谱线,波长为589.3nm,
其余皆在紫外线区.由于自吸收的结果,所得钠黄线实际为
吸收谱线.
11
锐线系:相应于nS—2P跃迁,n=3,4,5…..其第 一条谱线波长为818.9nm,其余谱线在可见区域, 锐张系数强度较弱,但谱线边较清晰.
漫线系:相应于nD—2P跃迁,n=3,4,5,….漫 线系的谱线较粗且边缘模糊,第一条谱线在红外 区,波长约为1139.3nm.其余皆在可见区.
射;
⑷ 室内应具稳压电源装置对仪器供电,并安装有地线,保证仪
器良好接地。
2 测量前的准备
⑴ 接通电源前认真检查接线是否正确;
⑵ 狭缝为直狭缝,宽度为0~2mm连续可调,顺时针旋转为狭
缝宽度加大,反之减小,每旋转一周狭缝宽度变化0.5mm。
为延长狭缝的使用寿命,调节时注意最大不超过2mm,平时
不使用时,狭缝最好开到0.1~0.5mm左右。
1.原子的壳层结构
原子是由原子核与绕核运动的电子所组成。每
一个电子的运动状态可用主量子数n、角量子数l、 磁量子数ml 和自旋量子数mi 等四个量子数来描 述。
钠原子光谱的精确测量

本科学生毕业论文(设计)钠原子光谱的精确测量姓名学号院、系物理与电子信息学院专业物理学类指导教师职称(学历)钠原子光谱的精确测量摘要:本文对钠原子光谱强度进行精确测量,进而算出钠原子光谱双重结构不同成分的强度比。
通过多谱线叠加的方法增加强度,适当改变负高压,狭缝宽度等参数来测量钠原子光谱,改善测量方法得到的谱线线形较好.结果表明双线结构的谱线强度比与理论值相吻合,此方法有助于判断各谱线所属的线系,也有助于准确确定峰位,从而计算得到准确的量子缺。
关键词:钠原子光谱;强度测量;多谱叠加1引言钠原子光谱实验是近代物理实验中相当重要的一个实验。
对于我们了解钠原子内部结构还有对它的理论分析工作都有相当大的指导意义。
对钠原子光谱的分析已经有很多研究,文献[1]利用双光栅单色仪对钠原子光谱进行了研究,可以很明显的观察到谱线双重结构不同成分间的强度比。
文献[2]利用看谱与摄谱结合的方法,对谱线成分由钠原子能级结构,跃迁机理等进行了分析。
本文通过WGD-8A 型光栅光谱仪,将数据传递给计算机,在通过软件进行分析,得到简便直观的光谱图。
根据计算机读取钠原子光谱双重线的波长以及强度,以此数据为依据,计算出钠谱线双重结构不同成分的强度比。
本方法使用的设备简单,根据谱线图可以更简便的将各个线系区分开。
2实验原理对于只有一个价电子的碱金属原子,其价电子是在核和内层电子组成的原子实的库仑场中运动,和氢原子类似,若不考虑电子自旋和轨道运动的相互作用引起的能级分裂,可以把光谱项表示为[3]:22*)(n RZ T Q nl =(1)式中l n ,分别是主量子和轨道量子数,*Q Z 是原子实的平均有效电荷[3],*QZ >1。
因此还可以把上式改写为[3]: *2()nl R RT n n l ==-∆ (2) l ∆ 是一个与n 和l 都有关的正的修正数,称为量子缺。
理论计算和实验观测都表明,当n 不是很大时,量子缺的大小主要决定l 而随n 变化不大,本实验中近似地认为l ∆与n 无关。
用多功能光栅光谱仪进行钠光谱测量实验

用多功能光栅光谱仪进行钠光谱测量实验碱金属原子的光谱和氢原子光谱相似,也可以归纳成一些谱线系列,而且各种不同的碱金属原子具有非常相似的谱线系列。
碱金属原子的光谱线主要由4个线系组成:主线系、第一谱线系(漫线系)、第二辅线系(锐线系)和柏格曼线系(基线系)。
进一步对碱金属原子光谱精细结构的研究证实了电子自旋的存在和原子中电子的自旋与轨道运动的相互作用,这种作用较弱,由它引起了光谱的精细结构。
钠原子光谱及其相应的能级结构具有碱金属原子光谱和能级结构的典型特征。
【实验目的】1、加强学生对光栅光谱仪的原理和基本组件的了解。
2、对钠原子光谱的进行测量和分析,加深对相关理论的理解与掌握。
3、由钠原子光谱确定各光谱项值及能级值, 量子缺Δ。
【实验器材】本实验用到的仪器主要有:WGD-8A 多功能光栅光谱仪,钠光灯,计算机。
光谱仪是能将入射光按不同波长分成单色光谱的光学仪器,它由准直系统、色散系统和聚焦成像系统组成。
准直系统通常由入射狭缝和准直物镜组成。
入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。
对于光谱仪来说,入射狭缝实际上是光谱仪的光源,待测信号光经照明系统照射入射狭缝,入射狭缝发出的光束经准直镜后成为平行光投射到色散系统。
色散元件通常为棱镜,光栅和法布里-珀罗干涉仪。
色散元件为光栅的光谱仪称作光栅光谱仪。
聚焦成像系统是利用成象物镜把经过色散系统后,在空间上色散开的各波长的光束会聚或成象在成象物镜的焦平面上。
形成一系列的按波长排列的单色狭缝象,即通常所看到的光谱图。
图1-1 WGD-8/8A 型 多功能光栅光谱仪仪器外观图1-2 电箱正视图WGD -8A 型组合式多功能光栅光谱仪,由光栅单色仪,接收单元,扫描系统,电子放大器,A/D 采集单元,计算机组成。
光学系统采用的是切尔尼--特纳装置(C-T )型,如图2-1所示。
1 2 31 光电倍增管接收器2 CCD 接收系统3 入射狭缝1 2 3 4 5 610 9 8 71 负高压调节2 负高压指示3 USB 口电源指示4 工作指示5 通讯指示6 电源开关7 USB 讯号线8 CCD 电缆线9 单色仪电缆线10 光电倍增管电缆线图2-1 切尔尼-特纳光路图由计算机对光谱仪进行扫描控制、信号处理和光谱显示。
用光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性解读

实验一 用光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性【实验目的】1、熟悉平面光栅光谱仪的工作原理。
2、学会用WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪测量未知光源的光谱特性。
【实验仪器】WGD-8A 系列组合式多功能光栅光谱仪、计算机、钠灯、汞灯【实验原理】1、WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪仪器简介WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪,由光栅单色仪,接收单元,扫描系统,电子放大器,A/D 采集单元,计算机组成。
该设备集光学、精密机械、电子学、计算机技术于一体。
光学系统如图1。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝,宽度范围0-2mm 连续可调,光源发出的光束进入入射狭缝S1,Sl 位于反射式准光镜M2的焦面上,通过Sl 射入的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G (8A 型:2400条/mm ,nm 250=闪λ,波长范围200-600nm )上,衍射后的平行光束经物镜M3(M2、M3的焦距为500nm )成象在S2上。
光栅G 放置在一平台上,可以绕通过光栅划线的铅垂轴转动,以改变平行光束相对于光栅平面的人射角,从而改变摄谱范围。
2、平面反射光栅的构造与光栅方程目前最广泛应用的是平面反射光栅。
图2是垂直于光栅刻槽的断面放大图。
在图2中,衍射槽面(宽度为α)与光栅平面的夹角为θ,称为光栅的闪耀角,它的意义将在下面说明。
当平行光束入射到光栅上,由于槽面的衍射以及各个槽面间衍射光的相干叠加,不同方向的衍射光束强度不同。
考虑槽面之间的干涉,当满足光栅方程λβm i d =±)sin (sin (1)时,光强将有一极大值,或者说将出现一亮条纹。
式中i 及β分别是入射光及衍射光与光栅平面法线的夹角,即入射角与衍射角;d 为光栅常数,,,3,2,1 ±±±=m 它表示干涉级;λ为出现亮条纹的光的波长。
公式中当入射线与衍射线在光栅同侧时取正号,异侧时取负号。
由式(1)知,当入射角i 一定时,不同的波长对应不同的衍射角,从而本来混合在一起的各种波长的光,经光栅衍射后按不同的方向彼此分开排列成光谱,这就是衍射光栅的分光原理。
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用多功能光栅光谱仪进行钠光谱测量实验碱金属原子的光谱和氢原子光谱相似,也可以归纳成一些谱线系列,而且各种不同的碱金属原子具有非常相似的谱线系列。
碱金属原子的光谱线主要由4个线系组成:主线系、第一谱线系(漫线系)、第二辅线系(锐线系)和柏格曼线系(基线系)。
进一步对碱金属原子光谱精细结构的研究证实了电子自旋的存在和原子中电子的自旋与轨道运动的相互作用,这种作用较弱,由它引起了光谱的精细结构。
钠原子光谱及其相应的能级结构具有碱金属原子光谱和能级结构的典型特征。
【实验目的】1、加强学生对光栅光谱仪的原理和基本组件的了解。
2、对钠原子光谱的进行测量和分析,加深对相关理论的理解与掌握。
3、由钠原子光谱确定各光谱项值及能级值, 量子缺Δ。
【实验器材】本实验用到的仪器主要有:WGD-8A 多功能光栅光谱仪,钠光灯,计算机。
光谱仪是能将入射光按不同波长分成单色光谱的光学仪器,它由准直系统、色散系统和聚焦成像系统组成。
准直系统通常由入射狭缝和准直物镜组成。
入射狭缝位于准直物镜的焦平面上。
对于光谱仪来说,入射狭缝实际上是光谱仪的光源,待测信号光经照明系统照射入射狭缝,入射狭缝发出的光束经准直镜后成为平行光投射到色散系统。
色散元件通常为棱镜,光栅和法布里-珀罗干涉仪。
色散元件为光栅的光谱仪称作光栅光谱仪。
聚焦成像系统是利用成象物镜把经过色散系统后,在空间上色散开的各波长的光束会聚或成象在成象物镜的焦平面上。
形成一系列的按波长排列的单色狭缝象,即通常所看到的光谱图。
图1-1 WGD-8/8A 型 多功能光栅光谱仪仪器外观图1-2 电箱正视图WGD -8A 型组合式多功能光栅光谱仪,由光栅单色仪,接收单元,扫描系统,电子放大器,A/D 采集单元,计算机组成。
光学系统采用的是切尔尼--特纳装置(C-T )型,如图2-1所示。
1 2 31 光电倍增管接收器2 CCD 接收系统3 入射狭缝1 2 3 4 5 610 9 8 71 负高压调节2 负高压指示3 USB 口电源指示4 工作指示5 通讯指示6 电源开关7 USB 讯号线8 CCD 电缆线9 单色仪电缆线10 光电倍增管电缆线图2-1 切尔尼-特纳光路图由计算机对光谱仪进行扫描控制、信号处理和光谱显示。
其工作原理如图2-3所示。
图2-3光谱仪的工作原理光谱仪的探测器为光电倍增管或CCD,用光电倍增管时,出射光通过狭缝S2到达光电倍增管。
用CCD做探测器时,转动小平面反射镜M1,使出射光通过狭缝S3到达CCD,CCD 可以同时探测某一个光谱范围内的光谱信号。
光信号经过倍增管(或CCD)变为电信号后,首先经过前置放大器放大,再经过A/D变换,将模拟量转变成数字量,最终由计算机处理显示。
前置放大器的增益、光电倍增管的负高压和CCD的积分时间可以由控制软件根据需要设置。
前置放大器的增益现为1,2,…,7七个档次,数越大放大器的增益越高。
光电倍增管的负高压也分为1,2,…,7七个档次,数越大所加的负高压越高,每档之间负高压相差约200V。
CCD的积分时间可以在10ms-40s 之间任意改变。
扫描控制是利用步进电机控制正弦机构中丝杠的转动,进而使光栅转动实现的。
步进电机在输入一组电脉冲后,就可以转动一个角度,相应地丝杠上螺母就移动一个固定的距离。
每输入一组脉冲,光栅的转动便使出射狭缝出射的光波长改变0.1nm。
仪器中的闪耀光栅的原理如图2-4所示。
*22()R RT n n ==-∆图2-4 闪耀光栅的原理图图中的n 为光栅表面的法线,n ’为刻痕工作表面的法线;β和β’是相对于刻痕工作表面的法线n ’的入射角和反射角;φ和θ是相对于光栅表面法线n 的入射角和反射角;d 为光栅常数;α为刻痕工作表面与光栅表面的夹角;a 为刻痕工作表面的宽度。
当入射光与光栅面的法线n 的方向的夹角为ϕ时,而衍射角为θ时,取一级衍射项时,光栅方程式为:d(sin ϕ+sin θ)= λ因此当光栅位于某一个角度时(ϕ、θ一定),波长λ与d 成正比。
当光栅在步进电机的带动下旋转时可以让不同波长的光进入出射狭缝,从而测出该光波的波长和强度值。
【实验原理】钠原子由一个完整而稳固的原子实和它外面的一个价电子组成。
与氢原子光谱规律相仿,钠原子光谱线的波数n σ可以表示为两项差 (1)其中 n *为有效量子数,当 n *无限大时, n νν∞= ,ν∞ 为线系限的波数 钠原子光谱项它与氢原子光谱项的差别在于有效量子数n *不是整数,而是主量子数n 减去一个数值Δ,即量子修正Δ,称为量子缺,量子缺是由原子实的极化和价电子在原子实中的贯穿引起的,n 越小、l 越小时,量子缺Δ越大(当n 较小时,量子缺主要决定于l ,实验中近似认为Δ与n 无关)。
*~~n R-=∞νν钠原子光谱一般可以观察到四个谱线系。
主线系:相应于3s-np 跃迁,n=3,4,5….主线系的谱线比较强,在可见光区只有一条谱线,波长约为589.3 n m ,其余皆在紫外区。
由于自吸收的结果,所得钠黄线实际为吸收谱线。
锐线系:相当于3s-np 跃迁,n=3,4,5….其第一条谱线波长为818.9 n m,其余皆在可见区域.锐张系强度较弱,但谱线边缘较清晰漫线系:相应于3s-np 跃迁,n=3,4,5….漫线系的谱线较粗且边缘模糊,第一条谱线在红外区,波长约为1139.3 n m,其余皆在可见光区.基线系: 3s-nf 跃迁,n=3,4,5….其谱线强度很弱,皆在红外区.钠原子光谱系有精细结构,其中主线系和锐线系是双线结构,漫线系和基线系是三线结构.各谱线系的波数公式为:主线系: (n ≥3) 锐线系: (n ≥4)漫线系: (n ≥3)基线系: (n ≥4) (2)其中 s ∆, p ∆, d ∆, f ∆ 的下标分别表示角量子数l=0,1,2,3, R 为里德伯常量.1) 光谱项值的确定由测得的同一线系各光谱线的波数定出该线系的各光谱项T 及线系限ν∞ ,同一线系的相邻谱线的波数分别为 2/()n R n νν∞=--∆ …………………………………………………(3) 21/(1)n R n νν+∞=-+-∆ ……………………………………………… (4) 相邻谱线的波数差22*2*21/()/(1)//(1)n n n R n R n R n R n ννν+∆=-=-∆-+-∆=-+ ……………(5) 按上式可由相邻的波数差求得n *,由此可求出各光谱项 (6)的值.由*2/()n n R n T n ννν∞=+=+ …………………………………………… (7) 又可求出各线系的 ν∞ 值. 2) 由光谱项确定能级22(3)()n s p R Rn ν=--∆-∆ 22(3)()n p s R Rn ν=--∆-∆ 22(3)()n p d R Rn ν=--∆-∆ 22(3)()n d f R R n ν=--∆-∆ 1n nνλ= *22()/()RT n R n n ==-∆基态能级为E hc ν∞=- ……………………………………………………(8) 基他各激发态能级()n n E hc νν∞=-- ……………………………………………(9) 因此,由主线系,锐线系, 漫线系,基线系可以分别写np 态, ns 态, nd 态和 nf 态各能级.3) 确定主量子数和量子缺在每一线系,计算相邻两条谱线的波数差,由里德伯插值表求出相应的m 和a,再由n m a -∆=+求出量子缺∆和n .或者由氢原子2/T R n =在较高能级(n 大)时,钠原子与氢原子的能量相等,定出n 再由n 及*n 求出Δ, *n n ∆=-【实验内容及步骤】按WGD-8A 多功能光栅光谱仪使用说明书及操作程序绘出钠光谱图并测出其波长值,由钠原子光谱确定各光谱项值及能级值、 量子缺Δ。
【思考题】1.如何求出入射狭缝的最佳宽度?2.光栅光谱仪的理论分辨本领如何计算?怎样测量它的实际分辨本领? 3.比较光栅光谱仪的理论分辨本领和实际分辨本领,说明两者差别大的原因。
附: 8A 型多功能光栅光谱仪对钠光谱的实测谱线对图4-2 钠原子能级图 图4-1 钠光谱主线系1、主线系(P )3S ~np n=3,4,5… A :n=3 3S ~3p 5890 A° 5896 A ° B :n=4 3S ~4p 3302 A° 3303 A ° C :n=5 3S ~5p 2852.8 A ° 2853 A ° ……2、漫线系(D ) 3p-nD n=3,4,5…A :n=3 3p-3D 8183 A ° 8195 A °B :n=4 3p-4D 5682A ° 5688A °……3、锐线系(S ) 3p- nS n=4,5,6…A :n=4 3p-4S 11383 A ° 11404A °B :n=5 3p-5S 6154A °6160A ° C :n=6 3p-6S 5149 A ° 5153.7 A ° …… 4、基线系 3D-nF n=4,5,6………。