用小型棱镜摄谱仪测量激光的主谱线波长

小型棱镜摄谱仪的使用

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，由能级间的能量差决定：

式中，为普朗克常数，c为光速。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。通过对发射光谱的测量和分析，可确定物质的元素成分，这种分析方法称为光谱分析。通过光谱分析，不仅可以定性地分析物质的组成，还可以定量地确定待测物质所含各种元素的多少。发射光谱分析常用摄谱仪进行。

小型棱镜摄谱仪，是以棱镜作为色散系统，观察或拍摄物质的发射光谱。

【实验目的】：

1．了解摄谱仪的结构、原理和使用方法，学习小型摄谱仪的定标方法。

2．观察物质的发射光谱，测定氢原子光谱线的波长，验证原子光谱的规律性，测定氢原子光谱的里德堡常数。

3．学习物理量的比较测量方法。

【实验仪器】：

小型摄谱仪、汞灯及镇流器、氢灯及电源、调压变压器。

【实验原理】：

1．氢原子光谱的规律

1885瑞士物理学家巴尔末发现，氢原子发射的光谱，在可见光区域内，遵循一定的规律，谱线的波长满足巴尔末公式：

（1）

式中，n=3，4，5，组成一个谱线系，称为巴尔末线系。用波数（）表示的巴尔末公式为：

n=3，4，5 （2）

式（2）中，称为氢原子光谱的里德堡常数。

用摄谱仪测出巴尔末线系各谱线的波长后，就可由式（2）算出里德堡常数，若与公认值=1.096776相比，在一定误差范围内，就能验证巴尔末公式和氢原子光谱的规律。

2．谱线波长的测量

先用一组已知波长的光谱线做标准，测出它们移动到读数标记位置处时螺旋刻度尺的读数后，以为横坐标，为纵坐标，作~定标曲线。