氫光譜實(shí)驗(yàn)(氫原子光譜Rh如何測(cè)量)

1.氫原子光譜Rh如何測(cè)量

基態(tài)是指氫原子唯一的一個(gè)電子在N=1的電子層即化學(xué)中的K層時(shí)的狀態(tài)。

這個(gè)時(shí)候電子所具有的能量是-13.6電子伏特。而當(dāng)其處于N大于1的時(shí)候，其所具有的能量即為N的平方分之一倍的-13.6電子伏特。

但這只是一個(gè)相對(duì)的數(shù)值，將各級(jí)的能量去掉負(fù)號(hào)就得到了該層電子電離所需要的最小能量，即逸出功。此處你如果把N=1時(shí)的電子能量規(guī)定為0，則每個(gè)能級(jí)你都相應(yīng)的加上13.6就可以了，比如N=1時(shí)，-13.6+13.6=0,N=2時(shí)，應(yīng)該為N方分之一即四分之一，應(yīng)為-3.4，而你的正好是加上13.6，即-3.4+13.6=10.2，就是說(shuō)選取的基點(diǎn)不同，這個(gè)你可以類(lèi)比重力勢(shì)能和電勢(shì)能中0勢(shì)能面的選取不同能量也不同來(lái)理解。

此處12.8電子伏特小于13.6電子福特，所以電子不會(huì)電離只會(huì)躍遷，但是由于12.8不等于任何兩級(jí)的能量差，所以躍遷不會(huì)穩(wěn)定，而會(huì)釋放出光子重新回到基態(tài)。這個(gè)過(guò)程中，電子吸收12.8電子福特后最多可以躍遷到剛剛超過(guò)N=4是的位置，之后再回來(lái)，就會(huì)發(fā)出C42(4在右下角，2在右上角，即組合數(shù)，從4個(gè)能級(jí)中隨意選出2個(gè)來(lái)作為躍遷的始能級(jí)和終能級(jí))即六種不同頻率的光子。

而其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)也就是頻率最小的當(dāng)然是從N=4到N=3發(fā)出的。故選AC。

希望可以幫到你。我在線，如有不明白的地方可以直接問(wèn)我。

2.氫氘光譜的測(cè)量 λ1λ2=多少

氫 氘 光 譜 光譜線系的規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)有內(nèi)在的聯(lián)系，因此，原子光譜是研究原子結(jié)構(gòu)的一種重要方法。

1885年巴爾末總結(jié)了人們對(duì)氫光譜測(cè)量的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了氫光譜的規(guī)律，提出了著名的巴爾末公式，氫光譜規(guī)律的發(fā)現(xiàn)為玻爾理論的建立提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)原子物理學(xué)和量子力學(xué)的發(fā)展起過(guò)重要作用。1932年尤里（H.C.Urey）根據(jù)里德伯常數(shù)隨原子核質(zhì)量不同而變化的規(guī)律，對(duì)重氫賴(lài)曼線系進(jìn)行攝譜分析，發(fā)現(xiàn)氫的同位素——氘的存在。

通過(guò)巴爾末公式求得的里德伯常數(shù)是物理學(xué)中少數(shù)幾個(gè)最精確的常數(shù)之一，成為檢驗(yàn)原子理論可靠性的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量其他基本物理常數(shù)的依據(jù)。WGD-8A型光柵光譜儀用于近代物理實(shí)驗(yàn)中的氫（氘）原子光譜實(shí)驗(yàn)，一改以往在大型攝譜儀上用感光膠片記錄的方法，而使光譜既可在微機(jī)屏幕上顯示，又可打印成譜圖保存，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確明了。

[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1.熟悉光柵光譜儀的性能與用法。2.用光柵光譜儀測(cè)量氫（氘）原子光譜巴爾末線系的波長(zhǎng)，求氫（氘）的里德伯常數(shù)。

[實(shí)驗(yàn)原理] 氫原子光譜是最簡(jiǎn)單、最典型的原子光譜。用電激發(fā)氫放電管（氫燈）中的稀薄氫氣（壓力在102Pa左右），可得到線狀氫原子光譜。

瑞士物理學(xué)家巴爾末根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)公式 （4.1） 式中 為氫原子譜線在真空中的波長(zhǎng)。 =364.57nm是一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

n取3,4,5等整數(shù)。若用波數(shù) 表示，則上式變?yōu)?（4.2） 式中 稱(chēng)為氫的里德伯常數(shù)。

根據(jù)玻爾理論，對(duì)氫和類(lèi)氫原子的里德伯常數(shù)的計(jì)算，得 （4.3） 式中M為原子核質(zhì)量，m為電子質(zhì)量，e為電子電荷，c為光速，h為普朗克常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)，z為原子序數(shù)。當(dāng)M→∞時(shí)，由上式可得出相當(dāng)于原子核不動(dòng)時(shí)的里德伯常數(shù)（普適的里德伯常數(shù)） （4.4） 所以 （4.5） 對(duì)于氫，有 （4.6） 這里 是氫原子核的質(zhì)量。

圖1 氫原子能級(jí) 由此可知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得氫的巴爾末線系的前幾條譜線的波長(zhǎng)，借助（4.6）式可求得氫的里德伯常數(shù)。里德伯常數(shù) 是重要的基本物理常數(shù)之一，對(duì)它的精密測(cè)量在科學(xué)上有重要意義，目前它的推薦值為 =10973731.568549(83)m-1 表4-1為氫的巴爾末線系的波長(zhǎng)表。

表4-1氫的巴爾末線系波長(zhǎng) 譜線符號(hào) 波長(zhǎng)（nm） Hα 656.280 Hβ 486.133 Hγ 434.047 Hδ 410.174 Hε 397.007 Hζ 388.906 Hη 383.540 Hθ 379.791 Hι 377.063 Hκ 375.015 值得注意的是，計(jì)算 和 時(shí)，應(yīng)該用氫譜線在真空中的波長(zhǎng)，而實(shí)驗(yàn)是在空氣中進(jìn)行的，所以應(yīng)將空氣中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成真空中的波長(zhǎng)。即λ真空=λ空氣+Δλ，氫巴爾末線系前6條譜線的修正值如表4-2所示。

表4-2波長(zhǎng)修正值 氫譜線 Hα Hβ Hγ Hδ Hε Hζ △λ（nm） 0.181 0.136 0.121 0.116 0.112 0.110 實(shí)驗(yàn)儀器 WGD-8A型組合式多功能光柵光譜儀，包含氫、氘、汞放電管的多組放電燈。WGD-8A型組合式多功能光柵光譜儀，由光柵單色儀、接收單元、掃描系統(tǒng)、電子放大器、A/D采集單元、計(jì)算機(jī)組成，如圖4所示。

入射狹縫、出射狹縫均為直狹縫，寬度范圍0~2.5mm 連續(xù)可調(diào)，光源發(fā)出的光束進(jìn)入入射狹縫S1,S1位于反射式準(zhǔn)光鏡M2的焦面上，通過(guò)S1入射的光束經(jīng)M2反射成平行光束投向平面光柵G上，衍射后的平行光束經(jīng)物鏡M3成像在S2上和S3上。光通過(guò)S2后用光電倍增管接收，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析；光通過(guò)S3后用CCD接收，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。

圖2 在光柵光譜儀中常使用反射式閃耀光柵。如圖3所示，鋸齒形是光柵刻痕形狀。

現(xiàn)考慮相鄰刻槽的相應(yīng)點(diǎn)上反射的光線。PQ和P′Q′是以I角入射的光線。

QR和Q′R′是以I′角衍射的兩條光線。PQR和P′Q′R′兩條光線之間的光程差是b(sinI+sinI′)，圖3 其中b是相鄰刻槽間的距離，稱(chēng)為光柵常數(shù)。

當(dāng)光程差滿(mǎn)足光柵方程 b(sinI+sinI′)=kλ，k=0，±1，±2，… 時(shí)，光強(qiáng)有一極大值，或者說(shuō)將出現(xiàn)一亮的光譜線。對(duì)同一k，根據(jù)I、I′可以確定衍射光的波長(zhǎng)λ，這就是光柵測(cè)量光譜的原理。

閃耀光柵將同一波長(zhǎng)的衍射光集中到某一特定的級(jí)k上。為了對(duì)光譜掃描，將光柵安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，可以改變?nèi)肷浣荌，改變波長(zhǎng)范圍，實(shí)現(xiàn)較大波長(zhǎng)范圍的掃描，軟件中的初始化工作，就是改變I的大小，改變測(cè)試波長(zhǎng)范圍。

[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容]1.氫原子光譜波長(zhǎng)的測(cè)量和里德伯常數(shù)的計(jì)算 （1）準(zhǔn)備 ①系統(tǒng)按圖4接線。圖4 接通電源前，認(rèn)真檢查接線是否正確。

并檢查轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的位置。如用光電倍增管接收，將扳手置“光電倍增管”檔；如用CCD接收，將扳手置“CCD”檔。

然后接通電箱電源，并將電壓調(diào)到500V~800V。②狹縫調(diào)整。

根據(jù)光源等實(shí)際情況，調(diào)節(jié)S1、S2、S3狹縫。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為狹縫寬度加大，反之減小。

每旋轉(zhuǎn)一周狹縫寬度變化0.5mm。為保護(hù)狹縫，最大不超過(guò)2mm。

不要使狹縫刀口相接觸。用力要輕。

③開(kāi)啟計(jì)算機(jī)。啟動(dòng)WGD-8A型組合式光柵光譜儀控制處理軟件。

軟件操作方法可參閱《WGD-8A型組合式多功能光柵光譜儀使用說(shuō)明書(shū)》。④初始化。

屏幕上顯示工作界面后，彈出對(duì)話(huà)框，讓操作者確認(rèn)當(dāng)前的波長(zhǎng)位置是否有效，是否重新初始化。如果選擇取消，則初始化，波長(zhǎng)位置回到200nm處。

軟件工作界面主要由菜單欄、主工具欄、輔工具欄、工作區(qū)、狀態(tài)欄、參數(shù)設(shè)置區(qū)。

3.操作原子吸收光譜法時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題

1、燃?xì)馀c助燃?xì)鈿馄康臏p壓閥與總閥的開(kāi)與關(guān)的手法及順序；點(diǎn)火時(shí)先通助燃?xì)猓{(diào)節(jié)好合適的助燃?xì)鈮毫土髁亢?，通燃?xì)?，并調(diào)節(jié)壓力及流量，熄火是先熄燃?xì)?，帶火焰完全洗面后才可以關(guān)閉助燃?xì)猓?2、N2O-C2H2火焰容易在燃燒器縫口積碳，若積碳堵塞縫口存在爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)立即?；鸩⒊シe碳； 3、在N2O-C2H2火焰中使用較高濃度的高氯酸存在爆炸或回火危險(xiǎn)； 4、大量的Ag、Au和Cu等元素存在，會(huì)是乙炔空氣焰不穩(wěn)定，也會(huì)存在爆炸或回火的危險(xiǎn)； 5、大量的有機(jī)溶劑在火焰原子過(guò)程中具有潛在危險(xiǎn)； 6、預(yù)混合室后部配置的防爆膜破裂，應(yīng)及時(shí)清洗與更換； 7、火焰原子化器在工作時(shí)，不宜靠近，火焰溫度過(guò)高會(huì)有安全隱患； 8、在試驗(yàn)中進(jìn)樣液體必須進(jìn)過(guò)超聲波除氣，同時(shí)保證溶液已經(jīng)過(guò)過(guò)濾，不然溶解在溶液中的氣體可能會(huì)影響儀器的響應(yīng)值，如果含有雜質(zhì)，會(huì)堵塞進(jìn)樣口，損壞儀器；。

4.從實(shí)驗(yàn)安全上考慮,原子吸收光譜實(shí)驗(yàn)在操作時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題

1、燃?xì)馀c助燃?xì)鈿馄康臏p壓閥與總閥的開(kāi)與關(guān)的手法及順序；點(diǎn)火時(shí)先通助燃?xì)?，調(diào)節(jié)好合適的助燃?xì)鈮毫土髁亢?，通燃?xì)?，并調(diào)節(jié)壓力及流量，熄火是先熄燃?xì)?，帶火焰完全洗面后才可以關(guān)閉助燃?xì)猓?/p>

2、N2O-C2H2火焰容易在燃燒器縫口積碳，若積碳堵塞縫口存在爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)立即?；鸩⒊シe碳；

3、在N2O-C2H2火焰中使用較高濃度的高氯酸存在爆炸或回火危險(xiǎn)；

4、大量的Ag、Au和Cu等元素存在，會(huì)是乙炔空氣焰不穩(wěn)定，也會(huì)存在爆炸或回火的危險(xiǎn)；

5、大量的有機(jī)溶劑在火焰原子過(guò)程中具有潛在危險(xiǎn)；

6、預(yù)混合室后部配置的防爆膜破裂，應(yīng)及時(shí)清洗與更換；

7、火焰原子化器在工作時(shí)，不宜靠近，火焰溫度過(guò)高會(huì)有安全隱患；

8、在試驗(yàn)中進(jìn)樣液體必須進(jìn)過(guò)超聲波除氣，同時(shí)保證溶液已經(jīng)過(guò)過(guò)濾，不然溶解在溶液中的氣體可能會(huì)影響儀器的響應(yīng)值，如果含有雜質(zhì)，會(huì)堵塞進(jìn)樣口，損壞儀器；