里德伯常数的测定

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1、.-里德伯常数的测定氢原子的光谱按波长〔或波数〕大小的排列次序上显示出简单的规律性，测量氢灯各光谱线的波长值可以来了解原子的能级构造。本实验用分光计测量氢原子的光谱线波长，并通过巴尔末公式推算里德伯常数。原理氢原子的光谱线在可见光区共有四条，分别用〔红线〕〔蓝绿线〕〔青线〕和〔紫线〕记号来标志。他们的波数〔波长的倒数〕可以准确地用实验公式〔1〕表示，式中n是大于2的整数，即3，4，5，…每一个数代表一条谱线，而是一个实验常数，称为里德伯常数。式〔1〕就是著名的巴尔末公式。假设利用分光计准确的测定上述四条谱线的波长，并分别

2、代入〔1〕式，即可由实验方法确定里德伯常数。此外，根据玻尔关于原子构造的量子假设，里德伯常数与原子部假设干微观量和有关物理普适常数的关系是〔2〕式中e为电子电荷，m为电子质量，为氢原子核的质量，，c为光在真空中的传播速度，为真空介电常数，h为普朗克常数。由此算出里德伯常数的理论值光栅衍射有大量等宽间隔的平行狭缝构成的光学元件成为光栅．设光栅的总缝数为N，缝宽为a，缝间不透光局部为b，那么缝距d=a+b，称为光栅常数．按夫琅和费光栅衍射理论，当一束平行光垂直入射到光栅平面上时，通过不同的缝，光要发生干预，但同时，每条缝又都

3、要发生衍射，且N条缝的N套衍射条纹通过透镜后将完全重合．如图1所示，当衍射角q满足光栅方程dsinq=kl〔k=0、±1、±2、…〕时，任何两缝所发出的两束光都干预相长，形成细而亮的主极大明条纹．.可修编..-图1光栅衍射光路图图2斜入射时光栅的衍射假设入射光束不是垂直入射至光栅平面〔图2〕，那么光栅的衍射光谱的分布规律将有所变化．理论指出：当入射角为i时，光栅方程变为d〔sinθ±sini〕=kl〔k=0、±1、±2、…〕，〔2〕式〔2〕中，+号表示衍射光与入射光在法线同侧，-号那么表示衍射光与入射光位于法线异侧．假设

4、只考虑一级衍射，那么实验容1﹑用氢气放电管作为光源，分别测出氢原子三条谱线〔，，〕所对应的衍射角、、，利用光栅衍射方程计算波长，求得相应的波长，，〔人眼对线很不灵敏，故不作测量〕。其中所使用光栅的光栅常数由实验室提供。2﹑每组数据重复测量6次，利用式〔1〕计算里德伯常数的实验值。3﹑写出里德伯常数的实验结果。表一+1级读数-1级读数零级读数1窗口读数2窗口读数1窗口读数2窗口读数1窗口读数2窗口读数红线()123456蓝线和青线同上。由表一可以分别计算这三根谱线的衍射角.可修编..-波长及里德伯常数见表二。表二(°)〔〕

5、的平均值及标准偏差为思考题1.氢原子在可见区、红外区、紫外区的所有谱线可统一用一个简单的公式表示：式中=1﹑2﹑3﹑…；n=+1﹑+2…。根据什么原那么来选定各氢光谱线的n的可能值？又怎么来判别某个n值的可能值是正确值？又怎么求得呢？〔提示：可作图线来判断所选定n的正确性及求得。〕2.光谱中假设出现不属于氢的谱线，应如何判断？【附录】.可修编..-1-狭缝装置；2-狭缝装置锁紧螺钉；3-平行光管镜筒；4-载物台；5-载物台调平螺钉〔3只〕；6-载物台锁紧螺钉；7-望远镜镜筒；8-目镜筒锁紧螺钉；9-目镜视度调节手轮；10

6、-望远镜光轴仰角调节螺钉；11-望远镜方位微调螺钉；12-转座与度盘止动螺钉；13-望远镜止动螺钉；14-度盘；15-游标盘；16-游标盘微调螺钉；17-游标盘止动螺钉；18-平行光管光轴仰角调节螺钉；19-狭缝宽度调节手轮附图1JJY-1型分光计外形图光学测角仪光学测角仪又称分光计，是一种精细测量平行光线偏转角的光学仪器，它常被用于测量棱镜顶角、光波波长和观察光谱等．一．构造附图2平行光管光学测角仪的型号很多，构造根本一样，都有四个部件组成：平行光管、自准直望远镜、载物小平台和读数装置〔参阅附图1〕．分光计的下部是一个

7、三脚底座，中心有一个竖轴，称为分光计的中心轴．现将JJY-1型分光计介绍如下：〔1〕平行光管．管的一端装有会聚透镜，另一端插入一套筒，其末端为一宽度可调的狭缝．如附图2所示．当狭缝位于透镜的焦平面上时，就能使照在狭缝上的光经过透镜后成为平行光．附图4载物台〔b〕附图3自准望远镜〔a〕.可修编..-〔2〕自准直望远镜〔阿贝式〕．阿贝式自准直望远镜与一般望远镜一样具有目镜、分划板几物镜三局部．分划板上刻的是“╪〞形的准线，在边上粘有一块45°全反射小棱镜，其外表上涂了不透明薄膜，薄摸上刻了一个空心十字窗口，小电珠光从管侧射入

8、后，调节目镜前后位置，可在望远镜目镜视场中看到附图3-〔a〕中所示的景象．假设在物镜前放一平面镜，前后调节目镜〔连同分划板〕与物镜的间距，使分划板位于物镜焦平面上时，小电珠发出透过空心十字窗口的光经物镜后成平行光射于平面镜，反射光经物镜后在分划板上形成十字窗口的像．假设平面镜镜面与望远镜光轴垂直，此像将落在“╪〞准线