氢原子光谱实验VIP免费

2009-8-301氢原子光谱实验氢原子光谱实验2009-8-302一、实验原理一、实验原理1.1.氢原子光谱的实验现象氢原子光谱的实验现象光谱仪观察某些星体的光谱或分析氢放电管的光谱，在可光谱仪观察某些星体的光谱或分析氢放电管的光谱，在可见光的区域内得到巴耳末系见光的区域内得到巴耳末系,,内有四条最亮的谱线，分别内有四条最亮的谱线，分别称为称为HHαα、、HHββ、、HHγγ、、HHδδ。。谱线谱线HHααHHββHHγγHHδδ波长波长nmnm656.656.279279486.486.133133434.434.046046410.410.173173颜色颜色红红深绿深绿青青紫紫λλnmnm0.1810.1810.1360.1360.1210.1210.1160.116HHHHH2009-8-30322..巴耳末用经验公式巴耳末用经验公式18851885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原子的前四条可见光谱：年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原子的前四条可见光谱：,5,4,3,nm256.364222nnn422nnBλ,5,4,3nB=364.56为一经验常数.2009-8-3043.3.里德伯公式里德伯公式::里德伯将此式改写成用波数里德伯将此式改写成用波数表示的形式表示的形式..22~1211nRH4.里兹并合原理：里德伯.里兹发现碱金属光谱有类似的规律.)()(1122~nTmTnmRHT称为光谱项，其中m=1，2，3，……，对于每一个m，n=m+1，m+2，……，构成一个谱线系。1581.109677cmRH2009-8-3052220421142n)Mm(h)πε(meπEn其中h为普朗克常数，e、m、M、n分别为电子电荷，电子质量，氢原子核质量，主量子数。当n一定时，原子具有一定的能态，处于一定的能级。当电子从一个能态跃迁到另一个能态时，如由主量子数为n2的En2能态跃迁到主量子数为n1的En1能态时伴随着发射和吸收一个能量子为En2-En1的光量子,用波数表示:5.5.玻尔理论玻尔理论::原子中的电子只能在一系列确定的轨道上运动，它的原子中的电子只能在一系列确定的轨道上运动，它的半径、角动量、能量都是量子化的，这些允许分立的状态半径、角动量、能量都是量子化的，这些允许分立的状态的能量为：的能量为：2009-8-306里德伯常里德伯常数数::)11()11()1()4(2222122213204212~nnRnnMmchmehEEHnn)Mm(ch)πε(meπRH142320422009-8-307如果视原子核质量为无穷大（设原子核不动），则里德伯如果视原子核质量为无穷大（设原子核不动），则里德伯常数为：常数为：RRHH可以表示成：可以表示成：3204242ch)πε(meπRMmRRH1)Mm(ch)πε(meπRH142320422009-8-308对不同元素或同一元素的不同同位素，M的值不等，故R亦不同。如果氢原子同位素存在，则它的巴尔末系各条谱线的波数与氢的巴尔末系的相应谱线的波数应是有区别的。反映在谱线上，就应该是核质量大的谱线向波数增大的方向发生位移，称为同位素效应。但是又从式可以看出，由于两者质量相差不大，所以对光谱线的影响很小，两者的相应谱线的波数相差不大，因此光谱上将形成的将是很难分开的双线或多重线。1932年尤莱（H.C.Urey）、布里克威得（F.G.Brickwedde）发现氢的巴尔末系各条谱线都是双线，这是氢有两种同位素存在的重要实验证据，若能算出两者的核质量比，则可判定这两种同位素就是氢和氘。*6.*6.同位素效应同位素效应2009-8-309通过对H和D的巴尔末系各条谱线所测得的波数值及与之相应的H的质量MH和D的质量MD一起代入上式后可以求出各自的里德伯常数。22~121nRDD22~121nRHH根据巴尔末公式根据巴尔末公式::2009-8-30101HHRRmM1DDRRmMDHHDMmMmRR1111/?(/)DDHHHDHMRRMMRRm)(HDHDHHHDMmMmMM1527.1836/1HMm式中是已知值。注意，式中各是指真空中的波长。2009-8-3011二、实验的目的二、实验的目的：：1.1.测量氢原子光谱中巴尔末线系的几条谱测量氢原子光谱中巴尔末线系的几条谱线的波长。线的波长。2.2.测量计算各谱线的里德伯常数测量计算各谱线的里德伯常数RRHH，并求，并求其平均值或用线性拟和的方法求出其平均值或用线性拟和的方法求出RRHH。。计算氢、氘原子核的质量之比。...