氢原子光谱
氢原子光谱
摘 要：本实验用光栅光谱仪对氢原子光谱进行测量，测得了氢原子光谱巴尔末线系的波长，
求出了里德伯常数。最后对本实验进行了讨论。
关键词：氢原子光谱，里德伯常数，巴尔末线系，光栅光谱仪
1. 引言
光谱线系的规律与原子结构有内在的联系，因此，原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果，发现了氢光谱的规律，提出了著名的巴尔末公式，氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础，对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律，对重氢赖曼线系进行摄谱分析，发现氢的同位素氘的存在。通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一，成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。
2．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；
3.氢原子光谱
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2
在10Pa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
n2
H02
n4 （1）
式中ιH为氢原子谱线在真空中的波长。
ι0＝364.57ｎｍ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
11~1RvHH2
Hn2 （2） 2
式中ＲH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
22me4z2
Rz
(40)2ch3(1m/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，ε0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)
22me4z2
R
(40)2ch3 （4）
所以