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1、钠原子光谱的观测与分析 实验背景 实验目的 实验原理 实验结果 实验分析 实验改进实验背景开端：牛顿的色散实验第一次测定波长：托马斯杨光学干涉实验光谱学早期贡献：基尔霍夫发现了铯和铷第一个发现氢光谱的谱系 的人：埃格斯特朗 瑞士科学家巴尔末的贡献：总结出氢光谱的规律 接着：引发后人的探索光谱学的历史实验目的l观察钠原子光谱l分析钠原子光谱l了解碱金属原子中外层电子和原子实相互作用l了解碱金属原子外层电子自旋与轨道运动相互作用l计算量子亏损 实验原理量子数主量子数角量子数磁量子数自旋量子数实验原理光谱项：其中实验原理跃迁规则：（1）在跃迁时候，主量子数n的改变不受限制。（2）L ，即跃迁只允许在
2、S与P之间、P与S或者D之间,D与P或F之间等。（3）S0，即单重态只能跃迁到单重态，三重态只能跃迁到三重态（4）J0、但当J0，J0的跃迁是禁止的。实验原理强度和定则：从同一能级向下能级跃迁产生的所有谱线成分的强度和正比该能级的同济权重g上 终于同一下能级的所有谱线的强度和正比于该能级的统计权重g下 实验原理 钠原子线系各谱线的波数：考虑到量子亏损，表达式为：量子亏损是由原子实的极化和价电子在原子实中的贯穿引起的,是反映原子实作用于价电子的电场与点电荷的电场偏离程度的物理量。实验原理钠原子线系1、主线系-（n=3，4，5，）2、锐线系-（n=4，5，）3、漫线系-（n=3，4，5，）4、基线
3、系-（n=4，5，）实验仪器光栅光谱仪（WGD-8型）钠光谱灯 计算机 平面光栅摄谱仪原理图 实验结果钠原子主线系谱线图实验结果实验结果钠原子锐线系谱线图实验结果钠原子漫线系实验分析计算量子亏损相邻组谱线的波数差:=-0.9 =-1.36 =-0.01 令 得代入波长，由里德伯表查得实验分析=-1.35 =-0.88=-0.01 量子亏损理论值误差分析 S轨道和P轨道的量子亏损都有些小误差，由谱线图看出，锐线系第二组谱线、漫线系第三组谱线 波长测量均有些误差，导致量子亏损计算的误差。主线系的第二组谱线只观察到了一条，与入射出射狭缝未能调节到等宽，或狭缝太宽有关。实验分析验证强度和定理主线系上能
4、级是双重，下能级是单重，根据强度和定则得：观察到主线系第一组谱线双黄线并不符合这一定律，原因不明。实验分析锐线系上能级是单重,下能级双重,由强度和定则得：从谱线图看出锐线系第二第三组谱线均符合 得非常好。实验分析漫线系为复双重线，跃迁方式如图由强度和定则得：实验分析求得：=5：9：1-由谱线图看出最多只能观察到两条谱线，强度为1：2，这是因为 和 谱线较难分开，所以合并为一条谱线，因此强度和定则还是符合的很好。实验改进1、光源：钠灯的强度不是很大，很难激发高能级的跃迁，建议使用电感耦合高频等离子体（ICP），其具备具有良好的检出限、稳定性好、精密度高、基体效应小准确度高 的优点 2、色散系统：平面型光栅会由于光学器件太多使得光的吸收和反射损失较大，推荐使用光电直读光谱仪，色散系统使用的是凹面光栅
