基态是指氢原子唯一的一个电子在N=1的电子层即化学中的K层时的状态。
这个时候电子所具有的能量是-13.6电子伏特。而当其处于N大于1的时候,其所具有的能量即为N的平方分之一倍的-13.6电子伏特。
但这只是一个相对的数值,将各级的能量去掉负号就得到了该层电子电离所需要的最小能量,即逸出功。此处你如果把N=1时的电子能量规定为0,则每个能级你都相应的加上13.6就可以了,比如N=1时,-13.6+13.6=0,N=2时,应该为N方分之一即四分之一,应为-3.4,而你的正好是加上13.6,即-3.4+13.6=10.2,就是说选取的基点不同,这个你可以类比重力势能和电势能中0势能面的选取不同能量也不同来理解。
此处12.8电子伏特小于13.6电子福特,所以电子不会电离只会跃迁,但是由于12.8不等于任何两级的能量差,所以跃迁不会稳定,而会释放出光子重新回到基态。这个过程中,电子吸收12.8电子福特后最多可以跃迁到刚刚超过N=4是的位置,之后再回来,就会发出C42(4在右下角,2在右上角,即组合数,从4个能级中随意选出2个来作为跃迁的始能级和终能级)即六种不同频率的光子。
而其中波长最长也就是频率最小的当然是从N=4到N=3发出的。故选AC。
希望可以帮到你。我在线,如有不明白的地方可以直接问我。
氢 氘 光 谱 光谱线系的规律与原子结构有内在的联系,因此,原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。
1885年巴尔末总结了人们对氢光谱测量的结果,发现了氢光谱的规律,提出了著名的巴尔末公式,氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础,对原子物理学和量子力学的发展起过重要作用。1932年尤里(H.C.Urey)根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律,对重氢赖曼线系进行摄谱分析,发现氢的同位素——氘的存在。
通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一,成为检验原子理论可靠性的标准和测量其他基本物理常数的依据。WGD-8A型光栅光谱仪用于近代物理实验中的氢(氘)原子光谱实验,一改以往在大型摄谱仪上用感光胶片记录的方法,而使光谱既可在微机屏幕上显示,又可打印成谱图保存,实验结果准确明了。
[实验目的]1.熟悉光栅光谱仪的性能与用法。2.用光栅光谱仪测量氢(氘)原子光谱巴尔末线系的波长,求氢(氘)的里德伯常数。
[实验原理] 氢原子光谱是最简单、最典型的原子光谱。用电激发氢放电管(氢灯)中的稀薄氢气(压力在102Pa左右),可得到线状氢原子光谱。
瑞士物理学家巴尔末根据实验结果给出氢原子光谱在可见光区域的经验公式 (4.1) 式中 为氢原子谱线在真空中的波长。 =364.57nm是一经验常数。
n取3,4,5等整数。若用波数 表示,则上式变为 (4.2) 式中 称为氢的里德伯常数。
根据玻尔理论,对氢和类氢原子的里德伯常数的计算,得 (4.3) 式中M为原子核质量,m为电子质量,e为电子电荷,c为光速,h为普朗克常数,ε0为真空介电常数,z为原子序数。当M→∞时,由上式可得出相当于原子核不动时的里德伯常数(普适的里德伯常数) (4.4) 所以 (4.5) 对于氢,有 (4.6) 这里 是氢原子核的质量。
图1 氢原子能级 由此可知,通过实验测得氢的巴尔末线系的前几条谱线的波长,借助(4.6)式可求得氢的里德伯常数。里德伯常数 是重要的基本物理常数之一,对它的精密测量在科学上有重要意义,目前它的推荐值为 =10973731.568549(83)m-1 表4-1为氢的巴尔末线系的波长表。
表4-1氢的巴尔末线系波长 谱线符号 波长(nm) Hα 656.280 Hβ 486.133 Hγ 434.047 Hδ 410.174 Hε 397.007 Hζ 388.906 Hη 383.540 Hθ 379.791 Hι 377.063 Hκ 375.015 值得注意的是,计算 和 时,应该用氢谱线在真空中的波长,而实验是在空气中进行的,所以应将空气中的波长转换成真空中的波长。即λ真空=λ空气+Δλ,氢巴尔末线系前6条谱线的修正值如表4-2所示。
表4-2波长修正值 氢谱线 Hα Hβ Hγ Hδ Hε Hζ △λ(nm) 0.181 0.136 0.121 0.116 0.112 0.110 实验仪器 WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪,包含氢、氘、汞放电管的多组放电灯。WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪,由光栅单色仪、接收单元、扫描系统、电子放大器、A/D采集单元、计算机组成,如图4所示。
入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝,宽度范围0~2.5mm 连续可调,光源发出的光束进入入射狭缝S1,S1位于反射式准光镜M2的焦面上,通过S1入射的光束经M2反射成平行光束投向平面光栅G上,衍射后的平行光束经物镜M3成像在S2上和S3上。光通过S2后用光电倍增管接收,送入计算机进行分析;光通过S3后用CCD接收,送入计算机进行分析。
图2 在光栅光谱仪中常使用反射式闪耀光栅。如图3所示,锯齿形是光栅刻痕形状。
现考虑相邻刻槽的相应点上反射的光线。PQ和P′Q′是以I角入射的光线。
QR和Q′R′是以I′角衍射的两条光线。PQR和P′Q′R′两条光线之间的光程差是b(sinI+sinI′),图3 其中b是相邻刻槽间的距离,称为光栅常数。
当光程差满足光栅方程 b(sinI+sinI′)=kλ,k=0,±1,±2,… 时,光强有一极大值,或者说将出现一亮的光谱线。对同一k,根据I、I′可以确定衍射光的波长λ,这就是光栅测量光谱的原理。
闪耀光栅将同一波长的衍射光集中到某一特定的级k上。为了对光谱扫描,将光栅安装在转盘上,转盘由电机驱动,转动转盘,可以改变入射角I,改变波长范围,实现较大波长范围的扫描,软件中的初始化工作,就是改变I的大小,改变测试波长范围。
[实验内容]1.氢原子光谱波长的测量和里德伯常数的计算 (1)准备 ①系统按图4接线。图4 接通电源前,认真检查接线是否正确。
并检查转换开关的位置。如用光电倍增管接收,将扳手置“光电倍增管”档;如用CCD接收,将扳手置“CCD”档。
然后接通电箱电源,并将电压调到500V~800V。②狭缝调整。
根据光源等实际情况,调节S1、S2、S3狭缝。顺时针旋转为狭缝宽度加大,反之减小。
每旋转一周狭缝宽度变化0.5mm。为保护狭缝,最大不超过2mm。
不要使狭缝刀口相接触。用力要轻。
③开启计算机。启动WGD-8A型组合式光栅光谱仪控制处理软件。
软件操作方法可参阅《WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪使用说明书》。④初始化。
屏幕上显示工作界面后,弹出对话框,让操作者确认当前的波长位置是否有效,是否重新初始化。如果选择取消,则初始化,波长位置回到200nm处。
软件工作界面主要由菜单栏、主工具栏、辅工具栏、工作区、状态栏、参数设置区。
1、燃气与助燃气气瓶的减压阀与总阀的开与关的手法及顺序;点火时先通助燃气,调节好合适的助燃气压力和流量后,通燃气,并调节压力及流量,熄火是先熄燃气,带火焰完全洗面后才可以关闭助燃气; 2、N2O-C2H2火焰容易在燃烧器缝口积碳,若积碳堵塞缝口存在爆炸危险,应立即停火并除去积碳; 3、在N2O-C2H2火焰中使用较高浓度的高氯酸存在爆炸或回火危险; 4、大量的Ag、Au和Cu等元素存在,会是乙炔空气焰不稳定,也会存在爆炸或回火的危险; 5、大量的有机溶剂在火焰原子过程中具有潜在危险; 6、预混合室后部配置的防爆膜破裂,应及时清洗与更换; 7、火焰原子化器在工作时,不宜靠近,火焰温度过高会有安全隐患; 8、在试验中进样液体必须进过超声波除气,同时保证溶液已经过过滤,不然溶解在溶液中的气体可能会影响仪器的响应值,如果含有杂质,会堵塞进样口,损坏仪器;。
1、燃气与助燃气气瓶的减压阀与总阀的开与关的手法及顺序;点火时先通助燃气,调节好合适的助燃气压力和流量后,通燃气,并调节压力及流量,熄火是先熄燃气,带火焰完全洗面后才可以关闭助燃气;
2、N2O-C2H2火焰容易在燃烧器缝口积碳,若积碳堵塞缝口存在爆炸危险,应立即停火并除去积碳;
3、在N2O-C2H2火焰中使用较高浓度的高氯酸存在爆炸或回火危险;
4、大量的Ag、Au和Cu等元素存在,会是乙炔空气焰不稳定,也会存在爆炸或回火的危险;
5、大量的有机溶剂在火焰原子过程中具有潜在危险;
6、预混合室后部配置的防爆膜破裂,应及时清洗与更换;
7、火焰原子化器在工作时,不宜靠近,火焰温度过高会有安全隐患;
8、在试验中进样液体必须进过超声波除气,同时保证溶液已经过过滤,不然溶解在溶液中的气体可能会影响仪器的响应值,如果含有杂质,会堵塞进样口,损坏仪器;
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