用棱镜小型摄谱仪拍摄氢原子光谱

1、用棱镜小型摄谱仪拍摄氢原子光谱，并根据标准铁谱及氢光谱计算出氢可见光谱（巴耳末线系）波长背景：任何一种原子受到激发后，当由高能级跃迁到低能级时，将辐射出一定能量的光子，光子的波长为，由能级间的能量差E决定：                  式中，h为普朗克常数，c为光速。E不同，也不同。同一种原子所辐射的不同波长的光，经色散后按一定程序排列而成的光谱，称发射光谱。    不同元素的原子结构是不相

2、同的，因而受激发后所辐射的光波具有不同的波长，也就是有不同的发射光谱。氢原子的结构最简单，它发出的光谱有明显的规律，对于氢原子的光谱，1885年巴尔末根据实验结果，经验性的确定了可见光区域氢光谱的谱线分布规律，写作                                &

3、#160;               式中为连续的整数3，4，5。一般常称这些氢谱线为巴尔末线系。【实验目的】1学会用棱镜小型摄谱仪拍摄氢原子光谱的方法 ，根据拍摄的铁谱及氢光谱计算出氢可见光谱（巴耳末线系）波长 【实验原理】：氢原子的四条明亮谱线定名为、其分布如图所示。 从前向后依次为将已知波长的谱线组和未知波长的谱线组拍在同一张底片上，这就是比较光谱。哈特曼光阑就是为此而设计的，光阑上有几个依次错位的矩形孔，上一孔的底线均在下一孔的顶线延长

4、线上，在光阑的左边有对应的竖线，如第一孔对准狭缝时，则第一竖线和光缝保护盖边缘相切，其它孔也有类似对应关系。利用三个孔可以拍摄三种光源的光谱，拍摄时，狭缝和底片暗盒均不能移动，只移动哈特曼光阑，这样在底片上可以得到上下衔接的三排谱线，即比较光谱，用线性内插法就能测定出未知谱线的波长。线性内插法是一种近似测量谱线波长的方法。一般情况下，棱镜是非线性色散元件，但在一个较小的波长范围内(约几个nm)，可以认为色散是均匀的，即谱线在底片上的位置与波长有线性关系，待测谱线波长为如图 1 和2为已知铁光谱的波长，x为待测的谱线的波长，、及是这三条谱线在比长仪上读出的位置读数。【实验仪器】 WPL小型棱镜摄

5、谱仪，氢气放电管，电弧发生器，全色照相软片，显影液，普通定影液，映谱仪，标准铁谱图。【实验内容】 1调试小型棱镜摄谱仪至工作状态 (1)调节光源和聚光透镜L的位置：使光源均匀照亮整个狭缝，使通过摄谱仪的光通量达到最大值。 (2)狭缝宽度的选取：通过看谱目镜来调节缝宽。摄谱时，一般选取的狭缝宽度为00100.015nm，即测微螺旋上的23个刻度。 (3)聚焦调节：调节狭缝的位置，使其处于准直物镜的焦平面上。用汞灯照亮狭缝，然后沿准直物镜的光轴方向移动狭缝，使一对黄色谱线清晰。 (4)光谱线倾斜的校正：光谱线倾斜是由狭缝倾斜而产生的。旋转狭缝头，调正狭缝即可。(5)中心波长的调节：为了在摄谱时能将

6、可见光范围内的所有谱线都能记录下来，则需要将固定波长的谱线置于看谱目镜的中心，这个波长称为中心波长。本仪器的中心波长采用汞灯光谱435.8nm。调节棱镜位置，使得当波长鼓轮旋转至435刻线时，看谱目镜内小指针尖端指在435.8nm谱线位置。(6)底片与光谱像平面重合的调节2拍摄光谱 (1)拟定摄谱计划：拍摄氢与铁的比较光谱。底片暗盒倾斜角度、曝光时间、狭缝宽度、电弧电流、电极间隙(45mm)等都应事先订好，拍摄时按计划进行。(2)装底片(3)进行拍摄 (4)冲洗底片：将拍摄好的谱片在暗室中冲洗，经显影、定影后，晾干。 3识谱 (1)将谱正确放在映谱仪上，调节映谱仪，使谱线成像在屏上，观察铁谱，

7、找出每张铁谱图所对应的表尺位置。(2)用铁光谱比较法做指氢元素分析。4用线性内插法测定谱线波长5记录分析数据，与谱线波长表对照。附录：氢可见光谱（巴耳末线系）亮谱线波长表谱 线量子数n计算值(Å)实验值(Å)准确度颜色公认值36562.086562.103×10-6红6562.1044860.804860.741×10-5深绿4860.1054340.004340.102×10-5青4340.1064101.304101.202×10-5紫4101.20【注意事项】：1.因为成像系统不是理想消色差的，所以光谱像平面与照相物镜主光轴不垂直。只有当底片与倾斜的光谱像平面重合放置时，才能使摄取的光谱线都清晰。首先目视初调，使出现在毛玻璃上的光谱线都尽可能清晰(可用放大镜观察谱线)。然后摄谱观察，