高中物理18_3　氫原子光譜課件1人教版選修3-5

1、氫原子光譜,引言,每種原子、分子都有其特征光譜。因此分析其特征光譜，對(duì)研究不同原子、分子及其結(jié)構(gòu)有著重大的意義。光譜學(xué)已成為光學(xué)的一個(gè)重要分支，并被廣泛用于科研和生產(chǎn)中?！　?氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜線在按波長(zhǎng)（或波數(shù)）大小的排列次序上顯示出簡(jiǎn)單的規(guī)律性。研究原子結(jié)構(gòu)，很自然氫原子首先被關(guān)注。,１８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２５—１８９８）根據(jù)埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ，Ａ．Ｊ．１８１４—１８７４）對(duì)光譜線的精確測(cè)

2、量，提出了氫原子光譜可見(jiàn)光區(qū)域光譜線波長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)公式。１９１３年，玻爾（Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５—１９６２）引入量子概念提出的氫原子模型假說(shuō)，給出了氫光譜線系規(guī)律的理論解釋。,一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?實(shí)驗(yàn)原理三.實(shí)驗(yàn)儀器四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟五.數(shù)據(jù)記錄與處理,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)光譜分析的方法；2、測(cè)量氫原子特征譜線波長(zhǎng)，并驗(yàn)算里德伯常量。,二、實(shí)驗(yàn)原理　　原子受激發(fā)后，核外電子由低能級(jí)被激發(fā)到較高能級(jí)上。處于激發(fā)態(tài)的原子是

3、不穩(wěn)定的，在電子從比較高的能級(jí)躍遷到低能級(jí)的過(guò)程中，原子釋放能量發(fā)光，每條譜線對(duì)應(yīng)于從一能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)發(fā)射的光子。氫原子的光譜線在可見(jiàn)光區(qū)有３條，分別紅線、藍(lán)綠線、青線。,,,,氫光譜巴耳末線系分布規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式為式中：ν為波數(shù)（波長(zhǎng)的倒數(shù)）；　是一個(gè)實(shí)驗(yàn)常數(shù)，稱為里德伯常量；　　　　　　　 ，每一個(gè)數(shù)代表一條譜線。,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)棱鏡的色散觀察氫原子的巴耳末線系中的紅青藍(lán)三條譜線．借助于分光計(jì)，和三棱鏡通過(guò)測(cè)量氫原子特征譜

4、線波長(zhǎng)，來(lái)驗(yàn)算里德伯常量．　　　利用高電壓激發(fā)的汞燈來(lái)獲得汞的原子光譜，(汞的原子光譜線波長(zhǎng)是知道的)。利用高電壓激發(fā)的氫燈來(lái)獲得氫的原子光譜，用分光計(jì)測(cè)量光譜線的偏向角。,,一束平行光經(jīng)過(guò)棱鏡之后會(huì)發(fā)生偏折。偏折后的方向和原來(lái)入射方向所夾的角叫偏向角如圖。對(duì)于一定的棱鏡來(lái)說(shuō)，如果保持光線的入射角i不變，則偏向角與入射光線的波長(zhǎng)有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在保持入射角i不變的前提下，用含有各種已知波長(zhǎng)的光線入射，用分光計(jì)分別測(cè)出各波長(zhǎng)相應(yīng)

5、的偏向角θ，再以θ為橫坐標(biāo)，波長(zhǎng)λ為縱坐標(biāo)，就可畫出一條曲線，即為定標(biāo)曲線，如圖所示。,,若此時(shí)仍保持入射角i不變，用未知波長(zhǎng)的光線入射，測(cè)出相應(yīng)的偏向角θ′，便可從定標(biāo)曲線上找出它所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)來(lái)。本實(shí)驗(yàn)用汞原子光譜作出定標(biāo)曲線，再測(cè)出氫原子三條可觀察到的光譜線的偏向角，在定標(biāo)曲線上求出它們所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，驗(yàn)算里德伯常數(shù)。,為了保證入射角i不變，可以采用如下方法：在測(cè)定定標(biāo)曲線時(shí)，使汞的青譜線的入射角等于出射角，也就是使青譜線的偏向角剛好