密立根油滴实验的计算机仿真实验报告,H-D光谱实验的计算机仿真

对H-D光谱实验进行计算机仿真,由计算机控制的摄谱仪进行氢氘光谱摄谱,对谱线寻峰,计算出里德伯常量、氢氘质量比和同位素位移,并画出了氢原子的能谱图。

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第2 7卷

第9期

物理实验

PH Y SI CS EXPERI EN TA T 1 N M 0

Vo . 7 NO 9 12 .

Se p., 0 20 7

20 0 7年 9月

H—光谱实验的计算机仿真 D

孟庆男

(吉林大学材料科学与工程学院，吉林长春 1 0 2 ) 3 0 3

摘要： H D光谱实验进行计算机仿真，对—由计算机控制的摄谱仪进行氢氘光谱摄谱，谱线寻峰，算出里德伯对计常量、氘质量比和同位素位移，画出了氢原子的能谱图.氢并 关键词： D光谱；算机仿真；德伯常量 H—计里

中图分类号： 43￣ 5 2 3 0—9 O 6 .文献标识码： A

’

文章编号：0 54 4 (0 70—0 40 10—6 22 0 )90 4—3

1

1

l引言

氢光谱规律的发现对于人们认识微观世界，

一

建立原子微观结构模型和量子力学的规律都起了

重要的作用.通过仿真实验，以验证巴耳末可

对于氢原子 (氢原子 )巴耳末线系波数为类，

;(。 1(一 )R ,一4 )c 2= 1 ) Eh丌川 1 1“ (一 7’ 7\ 2

1 l

( ame )律的正确性，习波长、 B l r规学里德伯常量的测量方法.同时利用计算机进行 H—光谱的虚 D拟仿真.两者加以对照，深层次的理解实验本更质，了解虚拟系统在物理实验的重要性.并

M

式中和 m为电子电荷和质量， h为普朗克常量，

c为光速，为氢原子核质量 .比较 ( ) ( ) M 2,3式得

R H一 2 cm e 7 1 M R。。

2原理

18 8 5年，士科学家巴耳末根据实验结果得瑞

( 7￡ ) 1 4 co h

出在可见光区的氢光谱分布的经验公式：

一一 B, () 1

根据 () 4式和 H, D的里德伯常量为

R一，R D- -,

1+

1+

式中为连续整数， 3 4 5一，,….为了更清楚地表明谱线的分布规律，将 ( )现 1式改写为

1

则氢氘的质量比为

Ms RD RH/

R一 Io I ￣‘

_

,、 -

一 )R(一 ) c一 , 2 J w 1 I J 壶

一

H

式中为波数

,为里德伯常量 .玻尔建立氢原 R

子模型，导出氢及类氢原子的能量为

E F 2 n Z

如果通过实验测得 R。 Rw值，代人 ( )/并 5式可得氢氘原子核质量比.R。与 R的值可根据巴 耳末公式求得，方法利用 ( )测得氢、的波长 2式氘

一

式中： 一

丽

’

并换算为波数便可求得各自的里德伯常量. 某一元素的同位素其质量数不同，因此他们的里德伯常量不同，长 (波波数 )也不相同.同位

素的波长差称为同位素位移，对氢和氘而言，同其

, -3 4 5 -,,….其辐射出光量子

数的波数为

一

至二兰一！ 笆

h c

( o。\l, J’ 4c )hc, l 7￡;;

f一一 1\

位素位移为：

令

收稿日期： 0 70—5修改日期： 0 70—8 2 0— 12; 2 0— 60

作者简介：庆男 ( 9 6 )男，林长春人，林大学材料科学与工程学院 2 0科生孟 18一，吉吉 04本