鈉原子光譜的觀測與分析

鈉原子光譜的觀測與分析

實(shí)驗(yàn)背景

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)背景開端：牛頓的色散實(shí)驗(yàn)第一次測定波長：托馬斯·楊光學(xué)干涉實(shí)驗(yàn)光譜學(xué)早期貢獻(xiàn)：基爾霍夫發(fā)現(xiàn)了銫和銣第一個(gè)發(fā)現(xiàn)氫光譜的譜系的人：埃格斯特朗瑞士科學(xué)家巴爾末的貢獻(xiàn)：總結(jié)出氫光譜的規(guī)律接著：引發(fā)后人的探索……光譜學(xué)的歷史實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察鈉原子光譜分析鈉原子光譜了解堿金屬原子中外層電子和原子實(shí)相互作用了解堿金屬原子外層電子自旋與軌道運(yùn)動(dòng)相互作用計(jì)算量子虧損實(shí)驗(yàn)原理量子數(shù)主量子數(shù)角量子數(shù)磁量子數(shù)自旋量子數(shù)實(shí)驗(yàn)原理光譜項(xiàng)：其中實(shí)驗(yàn)原理躍遷規(guī)則：（1）在躍遷時(shí)候，主量子數(shù)n的改變不受限制。（2）ΔL＝，即躍遷只允許在S與P之間、P與S或者D之間,D與P或F之間等。（3）ΔS＝0，即單重態(tài)只能躍遷到單重態(tài)，三重態(tài)只能躍遷到三重態(tài)（4）ΔJ＝0、但當(dāng)J＝0，ΔJ＝0的躍遷是禁止的。實(shí)驗(yàn)原理強(qiáng)度和定則：⑴從同一能級(jí)向下能級(jí)躍遷產(chǎn)生的所有譜線成分的強(qiáng)度和正比該能級(jí)的同濟(jì)權(quán)重g上⑵終于同一下能級(jí)的所有譜線的強(qiáng)度和正比于該能級(jí)的統(tǒng)計(jì)權(quán)重g下實(shí)驗(yàn)原理

鈉原子線系各譜線的波數(shù)ν：考慮到量子虧損，表達(dá)式為：量子虧損是由原子實(shí)的極化和價(jià)電子在原子實(shí)中的貫穿引起的,是反映原子實(shí)作用于價(jià)電子的電場與點(diǎn)電荷的電場偏離程度的物理量。實(shí)驗(yàn)原理鈉原子線系1、主線系---（n=3，4，5，…）

2、銳線系---（n=4，5，…）

3、漫線系---（n=3，4，5，…）

4、基線系---（n=4，5，…）

實(shí)驗(yàn)儀器光柵光譜儀（WGD-8型）鈉光譜燈計(jì)算機(jī)平面光柵攝譜儀原理圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果鈉原子主線系譜線圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果鈉原子銳線系譜線圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果鈉原子漫線系實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算量子虧損相鄰組譜線的波數(shù)差:=-0.9=-1.36=-0.01

令得代入波長，由里德伯表查得實(shí)驗(yàn)分析=-1.35=-0.88

=-0.01

量子虧損理論值誤差分析S軌道和P軌道的量子虧損都有些小誤差，由譜線圖看出，銳線系第二組譜線、漫線系第三組譜線波長測量均有些誤差，導(dǎo)致量子虧損計(jì)算的誤差。主線系的第二組譜線只觀察到了一條，與入射出射狹縫未能調(diào)節(jié)到等寬，或狹縫太寬有關(guān)。實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證強(qiáng)度和定理主線系上能級(jí)是雙重，下能級(jí)是單重，根據(jù)強(qiáng)度和定則得：

觀察到主線系第一組譜線雙黃線并不符合這一定律，原因不明。實(shí)驗(yàn)分析銳線系上能級(jí)是單重,下能級(jí)雙重,由強(qiáng)度和定則得：從譜線圖看出銳線系第二第三組譜線均符合得非常好。實(shí)驗(yàn)分析漫線系為復(fù)雙重線，躍遷方式如圖由強(qiáng)度和定則得：實(shí)驗(yàn)分析求得：：=5：9：1

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由譜線圖看出最多只能觀察到兩條譜線，強(qiáng)度為1：2，這是因?yàn)楹妥V線較難分開，所以合并為一條譜線，因此強(qiáng)度和定則還是符合的很好。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)1、光源：鈉燈的強(qiáng)度不是很大，很難激發(fā)高能級(jí)的躍遷，建議使用電感耦合高頻等離子體（ICP），其具備具有良好的檢出限、穩(wěn)定性好、