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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 2 H (元素左上角标代表原子量),它的质量约为 1 H 的 2 倍,据此他们算得 1 H 和 2 H 在自然办是的含量比大约为 4000 : 1 。.
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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。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 ψk=k λ • 式中 ψk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, λ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。
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。
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