课程名称：综合物理实验5 专业：物理学，应用物理学 班级： 章节 学时 名称 钠原子光谱测量 4学时 分配 1、 加强学生对光栅光谱仪的原理和基本组件的了解 教学 2、对钠原子光谱的进行测量和分析，加深对相关理论的理解与掌握。 目的 3、由钠原子光谱确定各光谱项值及能级值，量子缺△ 主要实 WGD-8A型多功能光栅光谱仪，钠光灯，计算机。 验仪器 1.熟悉IGD一8A型组合式光栅光谱仪软件的操作 (1)开机之前，认真检查光栅光谱仪的各个部分（单色仪主机、电控箱、接受单 元、计算机、连线是否正确，保证准确无误。 (2)在仪器系统复位完毕后，根据测试和实验的要求分别调节入射狭缝宽度、出 狭缝宽度到合适的究度。 注意：仪器的入射狭缝和出射狭缝均为直狭缝，宽度范用0-2mm连续可调，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,最大调节宽度为 2mm。为延长使用寿命，狭缝宽度调节时应注意最大不要超过2mm。仪器测量完毕或平 实验 常不使用时，狭缝最好调节到0.lmm左右。 教学 (3)启动软件：打开计算机及电控箱电源，待计算机运行开机例行程序后，用凤 标器双击“WGD一8A”快捷方式，将启动“WGD一8A"软件控制处理系统。进入系统后， 内容 按下任意健，显示器显示出工作平台，若平台上出现“波长初始化正在进行.”时， 等初始化结束后方可热行指令操作，若直接显示当前波长对话框时，点击“是”后进行 各项指令操作。 (4)参数设置：点击工作平台上“参数设置”选项，弹出参数设置表格，按如下 数据设置： 模式 E 最大值 1000 扫描间隔 0.1nm 最小值 0 增益 2 起始波长 300mm 负高压 5 终止波长 660nm 设置完毕点击“确定
课程名称：综合物理实验 5 专业：物理学，应用物理学 班级： 章节 名称 钠原子光谱测量 学时 分配 4 学时 教学 目的 1、 加强学生对光栅光谱仪的原理和基本组件的了解。 2、对钠原子光谱的进行测量和分析，加深对相关理论的理解与掌握。 3、由钠原子光谱确定各光谱项值及能级值, 量子缺Δ。 主要实 验仪器 WGD-8A 型多功能光栅光谱仪，钠光灯，计算机。 实验 教学 内容 1.熟悉 WGD—8A 型组合式光栅光谱仪软件的操作 （1）开机之前，认真检查光栅光谱仪的各个部分（单色仪主机、电控箱、接受单 元、计算机、连线是否正确，保证准确无误。 （2）在仪器系统复位完毕后，根据测试和实验的要求分别调节入射狭缝宽度、出射 狭缝宽度到合适的宽度。 注意：仪器的入射狭缝和出射狭缝均为直狭缝，宽度范围 0~2mm 连续可调，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，最大调节宽度为 2mm。为延长使用寿命，狭缝宽度调节时应注意最大不要超过 2mm。仪器测量完毕或平 常不使用时，狭缝最好调节到 0.1mm 左右。 （3）启动软件：打开计算机及电控箱电源，待计算机运行开机例行程序后，用鼠 标器双击“WGD—8A”快捷方式，将启动“WGD—8A”软件控制处理系统。进入系统后， 按下任意键，显示器显示出工作平台，若平台上出现“波长初始化正在进行.”时， 等初始化结束后方可热行指令操作，若直接显示当前波长对话框时，点击“是”后进行 各项指令操作。 （4） 参数设置：点击工作平台上“参数设置”选项，弹出参数设置表格，按如下 数据设置： 模式 E 最大值 1000 扫描间隔 0.1nm 最小值 0 增益 2 起始波长 300nm 负高压 5 终止波长 660nm 设置完毕点击“确定
课程名称：综合物理实验5 专业：物理学，应用物理学 班级： (5)波长检索：点击“工作方式”选项，选择其下拉菜单的“波被长检索”，输入 你想设置的起始波长数据。 (6)选择“工作方式”中的“单程扫描”，仪器从低波长向高波长方向扫描至终 上波长。若要中途停止扫描，可按Esc键。 (?)选择“读取数据”下拉菜单项，屏幕右下角出现光标“×”，按←一、一键移 动光标，读取光标所在点的波长值和能量值。若需快速移动光标，可按Page Up、Page Down 键。按EC键退出。 (8)波长校正：选择“读取数据”选项菜单中的“波长修正”（定标）项，输入波 长的标准值与测量值的差（注意正负号，单位A),光谱线将自动平移到校正后的位置。 注意：光播光谱仪由于运输过程中震动等各种原因，可能会使波长准确度产生偏差， 因此在第一次使用前用己知的光谱线来校准仪器的波长准确度。在平常使用中，也应定 期检查仪器的波长准确度。利用钠灯的两根谱线的波长值（标准值为589.0nm和589.6nm) 来进行校准仪器。根据能量信号大小手工调节入射狭缝和出射狭缝，扫描钠灯光谱。如 果波长有偏差，用“零点波长校正”功能进行校正。 (9)扩展：选择“读取数据”中的“扩展项”，在屏幕上出现一条线光标，按 一健移动光标至被扩展谱线的左侧，按Enter健后，屏幕上又出现另一光标，将其移动到 该谱线的右侧，再按Enter键确认，则该谱线被扩展。 (10)全程显示：显示300nm660nm区间所扫描的光谱线。 (11)检峰：选择“读取数据”中的“检蜂”项，检索峰的位置及能量大小。用发 字键输入最小峰值。 (12)保存数据到指定文件夹（每一小组在D:\盘下建立所在组的文件夹）。 (13)清屏显示：取消屏幕上的谱线显示。 (14)退出软件：单击平的“文件”菜单下的“退出”选项，确认退出。一般不要 退出软件，重新启动仪器会自动进行波长初始化，花费很多时间。 (15)在仪器使用结束后，一定要注意调节负高压旋钮使负高压归零，然后再关闭电 控箱。仪器测量完毕或平常不使用时，狭缝最好调节到0.1mm左右。 2.扫描并记录300~660m区间的光谱线，并计算量子缺 将出、入射缝都为0.250mm附近，光电倍增管负高压调至800V附近，设定波长范 围为300~660nm,扫描间隔0.10nm,进行扫描，获得300~660nm范围内的钠原子光 线，然后进行波长校正，记录数据，并进行实验数据处理。 在320一525m这一光谱较弱的范围，为了提高信号强度将出、入射狭缝增加到 0.200mm,光电倍增管负高压为900V时进行了扫描（钠灯和入射狭缝的距离要移近一些）
课程名称：综合物理实验 5 专业：物理学，应用物理学 班级： （5） 波长检索：点击“工作方式”选项，选择其下拉菜单的“波长检索”，输入 你想设置的起始波长数据。 （6）选择“工作方式”中的“单程扫描”，仪器从低波长向高波长方向扫描至终 止波长。若要中途停止扫描，可按 Esc 键。 （7） 选择“读取数据”下拉菜单项，屏幕右下角出现光标“×”，按←、→键移 动光标，读取光标所在点的波长值和能量值。若需快速移动光标，可按 Page Up、Page Down 键。按 Esc 键退出。 （8） 波长校正：选择“读取数据”选项菜单中的“波长修正”(定标)项，输入波 长的标准值与测量值的差(注意正负号，单位 Å)，光谱线将自动平移到校正后的位置。 注意：光栅光谱仪由于运输过程中震动等各种原因，可能会使波长准确度产生偏差， 因此在第一次使用前用已知的光谱线来校准仪器的波长准确度。在平常使用中，也应定 期检查仪器的波长准确度。利用钠灯的两根谱线的波长值（标准值为 589.0nm 和 589.6nm） 来进行校准仪器。根据能量信号大小手工调节入射狭缝和出射狭缝，扫描钠灯光谱。如 果波长有偏差，用“零点波长校正”功能进行校正。 （9） 扩展：选择“读取数据”中的“扩展项”，在屏幕上出现一条线光标，按←、 →键移动光标至被扩展谱线的左侧，按 Enter 键后，屏幕上又出现另一光标，将其移动到 该谱线的右侧，再按 Enter 键确认，则该谱线被扩展。 （10） 全程显示：显示 300nm~660nm 区间所扫描的光谱线。 （11） 检峰：选择“读取数据”中的“检峰”项，检索峰的位置及能量大小。用数 字键输入最小峰值。 （12）保存数据到指定文件夹（每一小组在 D:\盘下建立所在组的文件夹）。 （13） 清屏显示：取消屏幕上的谱线显示。 （14） 退出软件：单击平的“文件”菜单下的“退出”选项，确认退出。一般不要 退出软件，重新启动仪器会自动进行波长初始化，花费很多时间。 （15）在仪器使用结束后，一定要注意调节负高压旋钮使负高压归零，然后再关闭电 控箱。仪器测量完毕或平常不使用时，狭缝最好调节到 0.1mm 左右。 2. 扫描并记录 300～660nm 区间的光谱线，并计算量子缺 将出、入射缝都为 0.250mm 附近，光电倍增管负高压调至 800V 附近，设定波长范 围为 300～660nm，扫描间隔 0.10nm，进行扫描，获得 300～660nm 范围内的钠原子光谱 线，然后进行波长校正，记录数据，并进行实验数据处理。 在 320～525nm 这一光谱较弱的范围，为了提高信号强度将出、入射狭缝增加到 0.200mm，光电倍增管负高压为900V时进行了扫描（钠灯和入射狭缝的距离要移近一些）
课程名称：综合物理实验5 专业：物理学，应用物理学 班级： 可以得到320~525nm比较清晰的光谱： 在400~500nm范围扫描，可以看到400~500mm处存在很多峰，把这些谱线与材 准的钠原子光谱数据进行对比，看看是否一致 3.扫描并记录钠灯的双线光谱，分析其产生原因。 将出射缝调小至0.105mm,入射缝调小至0.120mm附近，负高压800v附近，设定 波长范围为585.0nm~594.0nm,扫描间隔0.05nm,进行扫描，获得589.3nm谱线的双线 可以用同样的方法，获得569nm钠双线。 4.数据处理 (1)光谱项值的确定 得的网一搜系各光请线的波店无数定出该线系的各光墙项及过 立。，同一线系的相邻谱线的波数分别为 n=。-R/(n-△)2. .(1) 立=n-R/(n+1-△2 相邻谱线的波数差 △n=-n=R/(n-△)2-R/(n+1-△)2=R1n2-R/(n+1.(3) 按上式可由相邻的波数差求得n*,由此可求出各光谱项 R T(n)=RIn2= (n-△ .(4) 的值.由 立。=立n+R1n2=+T(m) 又可求出各线系的值， 1)由光谱项确定能级 基态能级为 E=-ih加 .(6 基他各激发态能级En=-hc(位n-) 因此，由主线系，锐线系，漫线系，基线系可以分别写p态，ns态，nd态和nf态各能级 2)确定主量子数和量子缺 由氢原子T=R/n在较高能级(n大)时，钠原子与氢原子的能量相等，定出n再由 n及n求出△，△=n-n。 附录： 1、主线系(P)3S~pn=3,4,5. A:n=33S3p 5890A。 5896A B:n=4 3S-4p 3302A9 3303A C:n=5 3S~5p 2852.8A°2853A
课程名称：综合物理实验 5 专业：物理学，应用物理学 班级： 可以得到 320～525nm 比较清晰的光谱； 在 400～500nm 范围扫描，可以看到 400～500nm 处存在很多峰，把这些谱线与标 准的钠原子光谱数据进行对比，看看是否一致。 3. 扫描并记录钠灯的双线光谱，分析其产生原因。 将出射缝调小至 0.105mm，入射缝调小至 0.120mm 附近，负高压 800V 附近，设定 波长范围为 585.0nm~594.0nm，扫描间隔 0.05nm，进行扫描，获得 589.3nm 谱线的双线。 可以用同样的方法，获得 569nm 钠双线。 4.数据处理 （1）光谱项值的确定 由测得的同一线系各光谱线的波 数定出该线系的各光谱项 T 及线系限 ，同一线系的相邻谱线的波数分别为 2 / ( ) n R n = − − .(1) 2 1 / ( 1 ) n R n + = − + − .(2) 相邻谱线的波数差 2 2 *2 * 2 1 / ( ) / ( 1 ) / / ( 1) n n n R n R n R n R n = − = − − + − = − + + . (3) 按上式可由相邻的波数差求得 n ,由此可求出各光谱项 .(4) 的值.由 *2 / ( ) n n R n T n = + = + . (5) 又可求出各线系的 值. 1) 由光谱项确定能级 基态能级为 E hc = − .(6) 基他各激发态能级 ( ) E hc n n = − − .(7) 因此,由主线系,锐线系, 漫线系,基线系可以分别写 np 态, ns 态, nd 态和 nf 态各能级. 2) 确定主量子数和量子缺 由氢原子 2 T R n = / 在较高能级(n 大)时,钠原子与氢原子的能量相等,定出 n 再由 n 及 * n 求出Δ, * = − n n 。 附录： 1、主线系（P）3S～np n=3，4，5. A：n=3 3S～3p 5890 A° 5896 A° B：n=4 3S～4p 3302 A° 3303 A° C：n=5 3S～5p 2852.8 A° 2853 A° . 1 n n = *2 2 ( ) / ( ) R T n R n n = = −
课程名称：综合物理实验5 专业：物理学，应用物理学 班级： 2、漫线系(D) 3p-nDn=3,4,5* A:n=33p-3D 8183A°8195A B:n=4 3p-4D 5682A 5688A C:n=5 3p-5D 4979.4 4983.6A D:n=53p-6D 4665.3A°4669.0A° E:n=7 3p-7D 4494.8A°4498.3A° 3、锐线系(S)3p-nS n=4,5,6 A:n=43p-4S11383A°11404A° B:n=5 3p-5s 6154A° 6160A° C:n=6 3p-6S 5149A°5153.7A° D:n7 3p-7S 4748.4A°4752.6A 4、基线系 3D-nn=4,5,6 Ar:425.94427.21430.09433.56415.85416.47420.05426.64425.14433.40 434.5441619419.07419.82452.29459.6246298470.41472.34 477.04481.10 K:404.41404.72 重点 实验原理及实验操作 难点 实验原理的理解以及数据处理分析 教法 以讲授与操作演示为主，黑板书写为辅：讲授法，演示法 1.如何求出入射狭缝的最佳宽度？ 思考题 2.光栅光谱仪的理论分辨本领如何计算？怎样测量它的实际分辨本领？ 3.比较光栅光谱仪的理论分辨本领和实际分辨本领，说明两者差别大的原因！ 1、查光栅光谱仪的各个部分（单色仪主机、电控箱、接受单元、计算机、）连 操作要 线是否正确，保证准确无误。 点及注 在仪器系统复位完毕后，根据测试和实验的要求分别调节入射狭缝宽度、 出射狭缝宽度到合适的宽度。 意事项 3、利用钠灯的两根谱线的波长值（标准值为589.0nm和589.6nm)来进行校 准仪器。根据能量信号大小手工调节入射狭缝和出射狭缝，扫描钠灯光谱
课程名称：综合物理实验 5 专业：物理学，应用物理学 班级： 2、漫线系（D） 3p-nD n=3，4，5. A：n=3 3p-3D 8183 A° 8195 A° B：n=4 3p-4D 5682A° 5688A° C：n=5 3p-5D 4979.4 4983.6A° D: n=5 3p-6D 4665.3A° 4669.0 A° E: n=7 3p-7D 4494.8 A° 4498.3 A° . 3、锐线系（S） 3p- nS n=4，5，6. A：n=4 3p-4S 11383 A° 11404A° B：n=5 3p-5S 6154A° 6160A° C：n=6 3p-6S 5149 A° 5153.7 A° D: n=7 3p-7S 4748.4A° 4752.6 A° . 4、基线系 3D-nF n=4，5，6. Ar: 425.94 427.21 430.09 433.56 415.85 416.47 420.05 426.64 425.14 433.40 434.54 416.19 419.07 419.82 452.29 459.62 462.98 470.41 472.34 477.04 481.10 K: 404.41 404.72 重点 实验原理及实验操作 难点 实验原理的理解以及数据处理分析 教法 以讲授与操作演示为主，黑板书写为辅：讲授法，演示法 思考题 1．如何求出入射狭缝的最佳宽度？ 2．光栅光谱仪的理论分辨本领如何计算？怎样测量它的实际分辨本领？ 3．比较光栅光谱仪的理论分辨本领和实际分辨本领，说明两者差别大的原因。 操作要 点及注 意事项 1、查光栅光谱仪的各个部分（单色仪主机、电控箱、接受单元、计算机、）连 线是否正确，保证准确无误。 2、在仪器系统复位完毕后，根据测试和实验的要求分别调节入射狭缝宽度、 出射狭缝宽度到合适的宽度。 3、利用钠灯的两根谱线的波长值（标准值为 589.0nm 和 589.6nm）来进行校 准仪器。根据能量信号大小手工调节入射狭缝和出射狭缝，扫描钠灯光谱
课程名称：综合物理实验5 专业：物理学，应用物理学 班级： 如果波长有偏差，用“零点波长校正”功能进行校正 4、在使用结束后，一定要注意调节负高压旋钮使负高压到归零，然后再关闭电 控箱。 5、仪器测量完毕或平常不使用时，狭缝最好调节到0.lmm05mm左右。 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等 评价 教师教学方面 学生学习方面 教学内 实验操 效果 容完成 点 难点 教学 学习 重难点学习综 授 作的积 破解 策略 态度 极性 理解 合效果 出色 较好 —船 教学评价 其他说明 改进建议 建议学生1人为一组完成该实验
课程名称：综合物理实验 5 专业：物理学，应用物理学 班级： 如果波长有偏差，用“零点波长校正”功能进行校正。 4、在使用结束后，一定要注意调节负高压旋钮使负高压归零，然后再关闭电 控箱。 5、仪器测量完毕或平常不使用时，狭缝最好调节到 0.1mm05mm 左右。 教学评价 教师根据实际教学过程进行教学评价，反映本节课的成功及遗憾之处，提出改进建议等。 评价 效果 教师教学方面 学生学习方面 教学内 容完成 情况 重点 讲授 难点 破解 教学 策略 学习 态度 实验操 作的积 极性 重难点 理解 学习综 合效果 出色 √ √ 较好 √ √ √ √ √ √ 一般 其他说明 改进建议 建议学生 1 人为一组完成该实验