光学多道与氢氘光谱实验报告(2)

2019-03-22 21:37

波数????m?1? 1.52288 2.05670 2.30334 2.43715 1.52332 2.05725 2.30398 2.43774 里德伯常量?cm?1? 109647.20 109690.74 109682.91 109671.60 109678.95 109720.09 109713.25 109698.35 平均值?cm? ?1109673.12 109702.66 对应光谱项?cm? ?112185.902 6854.5698 4386.9247 3046.4755 12189.184 6856.4161 4388.1063 3047.2960 (2)下面通过公式(8)利用氢氘光谱波长计算电子与质子质量之比,其数据处理如表6所示:

表格 6电子与质子质量比计算

能级n 3 656.651 656.461 4 486.215 486.085 5 434.152 434.032 6 410.316 410.216 ?H?nm? ?D?nm? ????H??D?nm? memp计算值 memp平均值 0.190 0.000579 0.130 0.000535 0.120 0.000553 0.100 0.000488 0.000539 0.000545 1.08% memp理论值 相对误差 数据分析: ①氢氘谱线分裂间距的影响因素:第一,由公式(8)???me2mp?D可以看出其分裂间距与

氘谱线波长成正比,即????D;第二,在实验操作过程中,谱线分裂间距还与狭缝的宽度有关:狭缝宽度越窄,通过的波长宽度越窄,谱线分裂越明显,体现出其分裂间距越大。 ②误差分析:第一,实验仪器(光学多道分析仪)本身在波长定标和测量时本身就有一定的系统误差;第二,在数据处理时采取近似导致误差,比如公式(8)的近似和空气折射率的近似(不考虑温度、气压和空气湿度对折射率的影响)。 (3)氢光谱的能级图

根据以上测量和计算的结果,可以得到氢巴耳末线系光谱图,如图4所示:

6

0 -3046.4755 -4386.9247 -6854.5698 n=6 n=5 n=4 -12185.902 n=3 Hα -27418.279 -RH/n2(cm-1)

Hγ Hβ n=2 656.651nm 486.215nm 434.152nm 410.316nm

图4 氢巴耳末线系光谱图

6. 实验结论

本实验利用光学多道分析仪,使用已知波长的氦光谱进行定标测量了氢光谱,并在此基

础上测量氢氘同位素光谱,获得了氢氘光谱的波长值;利用这些测得值计算出了氢氘的里德伯常量分别为RH?109673.12cm?1和RD?109702.66cm?1,得到了氢氘光谱的各光谱项;

除此之外,还通过计算得出了电子与质子质量之比为memp?0.000539,与理论值0.000545符合得很好。

参考文献

[1]熊俊. 近代物理实验. 北京. 北京师范大学出版社. 2007.8 [2]陈宏芳. 原子物理学. 北京. 科学出版社. 2006.4

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