氘光谱实验 电科091何旋09461103 氘原子20世纪初 人们根据实验预测氢有同位素 1919年发明质谱仪后 物理学家用质谱仪测得氢的原子量为1 00778 而化学家由各种化合物测得为1 00779 基于上述微小的差异 伯奇认为氢也有同位素2H 元素左上角标代表原子量 它的质量约为1H的2倍 据此他们算得1H和2H在自然办是的含量比大约为4000 1 由于里德伯常量和原子核的质量有关 2H的光谱相对于1H的应该会有位移 1932年 尤雷将3L液氢在低压下细心蒸发至1毫升以提高2H的含量 然后将那1mL注入放电管中 用它拍得的光谱 果然出现了相对于1H移位了的2H的光谱 从而发现了重氢 取名为氘 化学符号用D表示 由此可见 对样品的考究 实验的细心 测量的精确 于科学进步非常重要 一 实验目的 1 掌握定量测定氘光谱的方法 2 熟悉多功能光栅光谱仪的光学系统 电子系统和软件系统 二 实验原理1 在一块透明的光学玻璃平板上刻有大量的相互平行 等宽等间距的刻痕 构成光栅 光栅可分为透射光栅 平面反射光栅等 本实验采用平面反射光栅 光栅方程为 a b sin k k 式中 k称为第k级衍射角 a b 是反射光部分与漫反射部分的宽度 称为光栅常数 表示待测的波长 2 光栅光谱仪的光学系统如图1所示 M1为准直镜 M2为物镜 M3为转镜 G为平面衍射光栅 S1为入射狭缝 S3为出射狭缝 光束从S1入射 经过准直镜M1后 成为平行光 平行光经过平面反射光栅衍射后入射到物镜M2上 并且会聚到S2处 在光路遇到转镜M3后成像在S3处 在S3位置安置CCD接收器件 通过连接线传输到计算机上 图3 1光学系统图 三 实验器材WDS多功能光栅光谱仪 WDS多功能光栅光谱仪由光栅单色仪主机 扫描系统 接收单元 信号放大系统 A D采集单元和计算机组成 集成了光学 精密机械 电子学和计算机于一体的光机电一体化实验仪器 四 实验内容1 准备工作开机之前检查光栅光谱仪的单色仪主机 电控箱 接收单元 计算机连线 将入射狭缝宽度 出射狭缝宽度都调至0 1mm左右 2 实验测量按图2连接好线 左边是氘灯和电控箱 如图3所示 右边是光栅光谱仪 如图4所示 电控箱包括电源 信号放大 控制系统和光源系统 确认所有连线正确连接后 打开电控箱的开关 再运行仪器操作软件 进行测量氘光谱 软件界面图 五 注意事项 1 狭缝可调范围为0 2mm 每旋转一周狭缝宽度变化0 5mm 平时不能置于0或2mm 应当调至0 1mm 0 5mm之间 2 电控箱包括电源 信号放大 控制系统和光源系统 确认所有连线正确连接后 打开电控箱的开关 再运行仪器操作软件 六 实验数据 氘灯光谱图 钨灯光谱图