南京大学氢原子光谱实验报告

氢 原 子 光 谱 一 ． 实 验 目 的 1． 熟 悉 光 栅 光 谱 仪 的 性 能 和 用 法 2． 用 光 栅 光 谱 仪 测 量 氢 原 子 光 谱 巴 尔 末 系 数 的 波 长 ， 求 里 德 伯 常 数 二 ． 实 验 原 理 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)， 可得到线状氢 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 2024Hnn （1） 式中H 为氢 原 子 谱 线在真空中的 波 长 。0364.57nm ＝是 一 经验 常 数 。n取3,4,5 等整数 。 若用 波 数 表示， 则上式变为 221112HHRn （2） 式中HR 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 242230241/Zme ZRchm M （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 ，0 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 ) 24223024me ZRch  （ 4） 所 以 1/ZRRm M （ 5） 对 于 氢 ，有 1/HHRRm M （ 6） 这 里HM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j 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 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 /Rm 表 1 为 氢 的 巴 尔 末 线 系 的 前 四 条 波 长 表 谱 线 符 号 波 长 （ nm） Hα 656.280 Hβ 486.133 Hγ 434.047 Hδ 410.174 表 1 氢 的 巴 尔 末 线 系 波 长 值 得 注 意 的 是 ， 计 算HR 和 R 时 ， 应 该 用 氢 谱 线 在 ...