氢原子光谱和里德伯常数的测量(3)

北京航空航天大学基础物理实验

ua(?)??(?i?152i??)5?4?62.157''?1.04'(79'')2?(64'')2?(169'')2?(176'')2?(86'')2 ?203合成?的不确定度 ○

u(?)?ua(?)2?ub(?)2?1.04'2?0.29'2?1.08'

有公式

RH?161116???3?dsin(?)1.665?10?6sin16o59'11''3

有

?1096.4447?104m?1又

1.04/60?0.0012u(d)2u(?)24180)2 )?(u(RH)?RH?（)+(）=1096.4447?10?(o1.665tan1659'11''dtan?=1.2699?10m

于是得到里德伯常数的表达式为：RH?u(RH)?(1096.44?1.23)?104m?1 （3）当观察到是红色光光谱时，n=3 因此得到其波长为??dsin(?) 首先求解里德伯常数

根据蓝光数据

4?1?RH?1/[??(115?)]?1/[dsin(?)?]?1/[dsin(?)?5/36] 22233615??(?1??2??3??4??5)?23o10'15''

1首先合成其b类不确定度 ○

仪器的最小分度值为1’,即得到?仪?1'

2合成其a类不确定度 ○

?ub(2?)??仪3?ub(?)??仪23?0.29'

11

北京航空航天大学基础物理实验

ua(?)??(?i?152i??)5?4?108.737''?1.81'(135'')2?(405'')2?(195'')2?(90'')2?(90'')2 ?203合成?的不确定度 ○

u(?)?ua(?)2?ub(?)2?1.81'2?0.29'2?1.83'

有公式

RH?36/511???36/5?6o dsin(?)1.665?10sin2310'15''?1099.01?104m?11.81/60?0.0012u(d)2u(?)24180)2 )?(又有u(RH)?RH?（)+(）=1099.01?10?(o1.665tan2310'15''dtan?=1.40?10m

于是得到里德伯常数的表达式为：RH?u(RH)?(1099.01?1.40)?104m?1（4） 进行里德伯常数的加权合成 根据公式：

3RHi11096.871096.441099.01111RH??/?(??)/(??)?1042?22222222.131.231.402.131.231.40i?1u(RHi)i?1u(RHi)34?1?

?1.097450349?107m?1

u(RH)?1/1111?1/(??)?108?0.8477?104m?1 ?22222.131.231.40i?1u(RHi)3因此里德伯常数的最佳测量值为：

RH?u(RH)?(1.0975?0.0008)?107m?1

4、 计算钠黄光角色散率和分辨本领

由角色散率的物理定义知道：

D??

11??6.42?105m?1 ?4odcos(?)1.665?10?cos2043'27''12

北京航空航天大学基础物理实验

由色分辨本领的物理定义知道：

DD2.20?10?24 R?kN?k???1.32?10?6dd1.665?10六、 实验总结

这次做的实验名称是《氢原子光谱及里德伯常数的测定》。物理实验是物理学习的基础与加深，在其中要用到很多课堂上所学到的理论知识与结果，是将自己所学到的知识付诸实践的一种形式。

在物理实验中，影响物理实验的因素很多，产生的物理实验现象也错综复杂，要求我们有一颗严谨的心，严格控制好实验条件等多种途径，以最佳的试验方式呈现物理问题，考验了我们实际动手能力和分析解决问题的能力。

大学物理实验比较复杂，为了在规定的时间内完成老师所要求的实验内容，达到良好的实验结果，需要课前认真的预习，比如说这个实验的基础实验便是《分光仪的调整与使用》，因此在课前，我认真预习了上学期所做的分光仪的调整和使用的相关步骤与注意事项，了解了仪器的工作原理、性能、正确的操作步骤，写好了实验预习报告。

预习是实验前面必须要完成的工作，但是工作的重点还是在实验过程中。我在做分光仪的调整中，格外小心，因为分光仪是个精密的仪器，稍微一动便会产生较大的实验误差，甚至有可能的重新在调整一次分光仪。我觉得过程中老师的指导是必不可少的，在本次试验中，通过老师在实验过程中的检查，能够使我意识到我的实验是否在一路正确的进行下去。在读数的过程中一定要小心，不要马虎了事，这样才能够保证我们所测量的数据的精确性。试验完成后，要认真清理试验台，把所有的仪器恢复到位。

在实验完成后，我认真的处理了实验数据。实验数据是定量分析的依据，是探索、验证物理规律的第一手资料。本次试验我进一步学习了用电脑处理实验数据，刚开始我还不是很熟，但越到后来越发现用电脑处理数据更方便、快捷，可以节省不少时间，而且尤其是在修改错误的时候更有优势，让人开起来清晰明了。但是用电脑处理数据的前提条件依然是我们对理论知识比较熟悉，而且实验操作过程必须认真完成，记录的数据要准确、有效。在写实验报告的过程中，遇到了不少问题，但是经过自己的独立思考和向同学的请教，以及参考模板，基本上本上还算是有质量的完成了实验报告。

13

北京航空航天大学基础物理实验

七、 实验改进建议

对狭缝缝宽和倍增高压管电压选择设定的研究（最优参数的确定）

在氢原子光谱扫描的过程中,主要涉及到两个参数的设定：一个是狭缝缝宽的选择调节, 另一个是光电倍增管电压的设定，这两个参数对实验扫描出的图像和测量有较大的影响。 光电倍增管电压的设定，直接影响到仪器测量增益。当光电倍增管电压设定值过低时，增益过小，扫描谱线过平，可能导致一些谱线无法扫描出来；见图当光电倍增管电压设定值过高时，增益过大，一些杂谱被激发，扫描对氢原子光谱的测量干扰过大。同时光电倍增管电压设定值过高，超过光电倍增管的工作电压范围时，会引起仪器噪音过大，影响测量而且会对仪器造成损伤，影响仪器的使用寿命。

狭缝的宽度则会直接影响到测定的灵敏度。狭缝宽度过大时，入射光的单色光降低，容易受到其他因素的影响，灵敏度降低；狭缝宽度过窄时，光强变弱，可能出现与高压管电压过低相同的情况，谱线无法完全扫描出来，因此势必要提高仪器的增益，即倍增高压管的电压，提高倍增高压管电压随之而来的是仪器噪声增大，不利于扫描测量。

由上述实验结果可以发现，当光电倍增管电压和狭缝缝宽其中之一设置不当或数值搭配不当时都会引起氢原子光谱图像失真，从而影响到图像的扫描和测量结果。

运用控制变量法分别在不同缝宽和不同光电倍增管电压条件下对氢原子光谱进行扫描，通过比较图像，找出最适缝宽和最佳电压组合。

在对数据进行处理时，需要利用公式对实验值进行数据修正，所得数据经过对照，比未修正数据更为精确，故在对数据处理时，可引入数据修正一项。（这是因为在历史上，巴尔末规律只是作为一个近似规律，其实氢原子有更为复杂的结构，同时光谱分布也是呈现高斯分布等多种分布的）

通过对在不同光电倍增管电压和缝宽组合实验条件下进行光谱扫描，对比扫描图像，可以得出一个最优的参数条件，在此数据下，扫描出来的图像其增益和灵敏度都比较适合，在抑制杂谱和对氢原子谱线感应灵敏程度上表现较为出色，可以将杂谱对实验数据测量的影响降低到最小，可作为进行实验时的参考数值。

八参考文献

吴百诗。大学物理学。北京，高等教育出版社2004.12 杨述武，王定兴，普通物理实验，高等教育出版社。2000

14

北京航空航天大学基础物理实验

15

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库氢原子光谱和里德伯常数的测量(3)在线全文阅读。