Na原子光谱试验及数据处理

数据处理用线性内插法求钠谱线波长5S→3P已知λFe1=6152.0A λFe2=6167.5AX Fe1=128.2000mm X Fe2=130.4071mmX Na1=128.6134mm X Na2=129.5155mm按照线性内插法有：λNa=λFe1+（X Na-X Fe1）（λFe2-λFe1）/（X Fe2-X Fe1）将数值代入上式有λNa1=6153.2A λNa2=6160.5A ¯λ=6156.85A 6S→3P已知λFe1=5145.0A λFe2=5155.6AX Fe1=126.6000mm X Fe2=127.9467mmX Na1=127.0362mm X Na2=127.6445mm按照线性内插法有：λNa=λFe1+（X Na-X Fe1）（λFe2-λFe1）/（X Fe2-X Fe1）将数值代入上式有λNa1=5148.7A λNa2=5153.4A ¯λ=5151.05Ａ将计算结果制成表格如下表一波长1 波长2 平均波长5S→3P 6153.2A 6160.5A 6156.85A6S→3P 5148.7A 5153.4A 5151.05Ａ求出波数˜υｎ＋１˜υｎ再求出△˜υ。

因为˜υ=1/λ，将上表格数据代入，得：˜υｎ＋１=˜υ6=19414（cm-1）˜υｎ=˜υ5=16242（cm-1）所以△˜υ=˜υｎ＋１- ˜υｎ=3172.0（cm-1）由里德伯表查的相应的m值为3，a值为0.65则n*=m+a=3.65确定光谱项T（n)=R/n*2=8253.2（cm-1）求出量子缺△L=n-(m+a)=1.35 求出˜υ∞=˜υ+T（n)=24495.2（cm-1）主线系的线系线确定后，基态的能级就确定为E=-˜υ∞hc=4.87*10-19J依以上数据求得：钠原子能级公式 ENa= -hcR/(n-ΔL)^2= -13.61477/(n-1.36)^2 氢原子能级公式 EH= -hcR H/n^2= -13.61557/n^2钠原子的能级图和同一主量子数的氢原子能级图处理如下用Matlab编程如下：ENa=zeros(6,1);EH=zeros(6,1);for n=3:8ENa(n-2)=-13.61477/(n-1.35)^2;EH(n-2)=-13.61557/n^2;t1=0.2:0.005:1;t2=1.5:0.005:2.4;plot(t1,ENa(n-2),'-b',t2,EH(n-2),'-r')hold onendxlabel('钠原子锐线系氢原子'); ylabel('能级E(n)/10^(-19)焦耳');title('钠原子能级和主量子数相同的氢原子能级的位置');text(1,ENa(1),'3s');text(2.3,EH(1),'3');text(1,ENa(2),'4s');text(2.3,EH(2),'4');text(1,ENa(3),'5s');text(2.34,EH(3),'5');text(1,ENa(4),'6s');text(2.3,EH(4),'6');text(1,ENa(5),'7s');text(2.34,EH(5),'7');text(1,ENa(6)+0.07,'8s');text(2.3,EH(6)+0.07,'8');能级图如下：实验心得做这个实验，给我的感觉是比较轻松的。

嘉应学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日物理与光信息科技学院编制实验预习部分一、实验目的：本实验通过对钠原子光谱的观察、拍摄与分析，加深对碱金属原子的外层电子与原子实相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解，在分析光谱线系和测量波长的基础上，计算钠原子的价电子在不同轨道运动时的量子缺，绘制钠原子的部分能级图．二、实验仪器设备：1．用一般的玻璃棱镜摄谱仪，可拍摄到可见光区的谱线；石英棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪则可拍摄到紫外、可见、红外光区的全部谱线．2．哈特曼光栏（见图1.3.1）是摄谱仪的重要附件，利用光栏的A部分可以改变摄谱仪的狭缝高度；还可以利用哈特曼光栏B部分的三个小孔和固定底片盒, 并排拍摄铁谱和钠谱，以便测定钠谱线的波长．3．利用光谱投影仪或比长仪和铁光谱标准图对比，可以辨认及测量出钠原子光谱各线系谱线的波长．4．为了冲洗所拍摄的光谱底片，在暗房中备有整套的冲洗工具：定时钟、显影及定影药水等．5．里德伯表（见表1.3.1）．三、实验原理：在原子物理中，氢原子光谱的规律告诉我们：当原子在主量子数n2与n1的上下两能级间跃迁时, 它们的谱线波数可以用两光谱项之差表． ( 1.3.1)式中R为里德伯常数(109 677.58 cm-1 )．当n1= 2, n2= 3,4,5 ……,则为巴尔末线系．对于只有一个价电子的碱金属原子(Li，Na，K ….)其价电子是在核和内层电子所组成的原子实的库仑场中运动, 和氢原子有点类似, 但是, 由于原子实的存在，价电子处在不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于不同的轨道时，它和原子实的相互作用是不同的．因为价电子处于不同轨道时，它们的轨道在原子实中贯穿的程度不同，所受到的作用不同；还有，价电子处于不同轨道时，引起原子实极化的程度也不同，这二者都要影响原子的能量．即使电子所处轨道的主量子数n相同而轨道量子数l不同，原子的能量也是不同的，因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数n、l都有关．轨道贯穿和原子实极化都使原子的能量减少，量子数l越小，轨道进入原子实部分越多，原子实的极化也越显著，因而原子的能量减少得越多．与主量子数n相同的氢原子相比, 金属原子的能量要小，而且不同的轨道量子数l对应着不同的能量．l值越小，能量越小；l越大，越接近相应的氢原子的能级．对于钠原子，我们可以用有效量子数n*代替n,来统一描述原子实极化和轨道贯穿的总效果．若不考虑电子自旋和轨道运动的相互作用引起的能级分裂，可把光谱项表示为T n1 = R / (n*2) = R / (n ?C Δl)2 (1.3.2)上式的Δl称为量子缺；而n* 不再是整数,由于Δl> 0,因此有效量子数n* 比主量子数n要小．理论计算和实验观测都表明，当n不很大时，量子缺的大小主要决定于l，而与n的关系很小，在本实验中近似认为它是一个与n无关的量．由于由上能级跃迁到下能级时，发射光谱谱线的波数可用下式表示：(1.3.3)式中n2* 与n1* 分别为上、下能级的有效量子数，n、Δl与n’、Δl分别为上下能级的主量子数与量子缺，式(1.3.3)以两个光谱项之差的形式表达了钠原子某一谱线的波数值, l及l’分别为上、下能级所属轨道量子数．如果令n’, l’固定, 而n依次改变(l的选择定则为l’ ?C l = ±1),则可得到一系列的值，从而构成一个光谱线系．在光谱学中通常用n’l’- nl这种符号表示线系, 当l＝0, 1, 2, 3 …时,分别以S, P, D, F …表示．钠原子光谱有四个线系:主线系(P线系) 3S ─n P n＝3,4,5，…漫线系(D线系) 3P ─n D n＝3,4,5，…锐线系(S线系) 3P ─nS n＝4,5,6，…基线系(F线系) 3D ─nF n＝4,5,6，…在各线系中，式(1.3.3)中n’, l’是不变的, 第一项称为固定项，以A n’l’表示；第二项称为可变项，因此式可写成：(1.3.4)钠原子光谱具有碱金属原子光谱的典型特征,一般可以观测到四个光谱线系, 分析钠原子谱线时, 可以发现以下几点:1．主线系和锐线系都分裂成双线结构．漫线系和基线系为三重结构(要用分辨率较高的仪器方可分辨)．对于不同的线系，这种分裂的大小和各线的强度比是不同的，但它们都是有规律的，这称为精细结构．这种精细结构可用电子自旋与轨道耦合而引起能级分裂来解释，本实验不准备作详细研究．2．主线系在可见光区只有一对共振线??即钠黄线，其余都在紫外光区．由于自吸收的结果，所得到的钠黄线实际上是一对吸收谱线．主线系各对谱线的间隔向短波方向有规律地递减．3．锐线系的谱线除第一条在红外区，其余在可见光区，通常可测到3～4条谱线, 谱线较明锐、边缘较清晰，各双线都是等宽的．4．漫线系的谱线除第一条在红外区, 其余亦在可见光区, 也可测到3～4条谱线, 但谱线稍弱，边缘漫散模糊．5．基线系在红外区，谱线很弱，本实验不作研究．用摄谱仪拍摄的光谱中，这些线系互相彼此穿插排列，根据强度、间隔和线型（精细结构），可以区分出属于同一线系的各条谱线，每个线系中的各条谱线的强度都是向短波方向很有规律地递减．实验预习部分四、实验步骤：1．拍摄钠原子光谱用光谱纯碳棒做电极，上电极磨成圆锥型、下电极顶端钻一个直径为2～3 mm的小洞, 把纯NaCl 结晶粉末放进小洞内，拍摄钠原子光谱．为了使每条待测谱线都有感光合适、适于观测的像，可以利用哈特曼光栏分别拍摄几组不同的钠光谱及供对比的铁光谱．（NaCl粉末对摄谱仪有锈蚀作用, 实验时要注意保持仪器清洁．）2．测量钠原子谱线的波数底片冲洗风干后，在光谱投影仪下认谱．并在比长仪下测量谱线．用内插法测量钠原子谱线的锐线系各谱线波长．各谱线波长测定后, 把波长换算成波数，即每一线系中相邻两谱线的波数差为(1.3.5) 为了计算方便，令n - Δl = m+α，其中为m整数，α为正小数，式(1.3.4)可写成:(1.3.6)算出后，可借助里德伯表直接查出m和α,代入n - Δl = m+α，已知n值, 即可求出Δl值．3．求固定项(1.3.7)4．绘制能级图计算出锐线系有关能级的光谱项值(T3p，T5s, T6s, T7s……)，以波数为单位，绘出钠原子的锐线系的能级图．为了比较起见，在同一能级图上画出主量子数相同的氢原子能级位置，氢原子能级的波数按下式计算：T(n) = R H /n2 （其中R H＝109 677.58 cm-1）*5．进一步实验参照上述各步骤，观察并测量钠原子谱线的漫线系各谱线的波长，计算线系中相邻两谱线的波数差，找出Δl值和固定值，绘出能级图。

钠原子光谱实验介绍及分析摘要 实验使用Wgd-8A 型组合式多功能光栅光谱仪，测定钠光谱线，并使用计算机采集数据。

本文将分析实验得到的光谱线，计算量子亏损，绘出钠原子能级图，并验证选择定则。

关键词 钠光谱、量子亏损、能级跃迁、选择定则 一、实验原理 量子亏损：钠是碱金属原子，Z =11，核外有11个电子，其中622221p s s 这10个电子形成稳定的满壳层结构，并与原子核共同组成原子实。

最外层的电子组态为13s ，这一个电子被称为价电子，它决定了原子的化学和光谱特性。

由于价电子和原子实的相互作用，表现为原子实的极化和价电子轨道贯穿原子实的作用，因此使的钠原子的能级与氢原子的能级有显著的不同。

为此，光谱项中的主量子数n 用有效量子数*n 替代，则：22*)(l nl n Rn R T ∆+==（1） 式中l l n n ∆∆+=,*称为量子数亏损，有效量子数*n 不再是整数了。

当主量子数n 越小，价电子越靠近原子实，其运行轨道的椭圆偏心率越大，角量子数l 越小，这时l ∆的数值越大，所以量子数亏损l ∆是一个与n 、l 有关的量。

理论和实验均证明，当n 不是很大时，量子数亏损的大小主要取决于l ，而随n 的变化不大，本实验中近似认为l ∆与n 无关。

钠原子的基态电子组态是s 3，它的激发态可能是p 3、d 3、 p 4电子组态。

当价电子由高能的激发态（量子数为n 、l ）跃迁到较低的能态（n '、l '）时，发射的谱线的波数可以写成：22)()(~l l nll n n Rn R T T ∆+-∆+'=-='''ν （2）式中n ，l ∆，n '，l '∆分别表示高、低能态的主量子数和量子数亏损。

如果从不同的激发态（n 、l ），且l 满足选择定则l ∆=1±，则可以得到不同波长而构成光谱线系。

习惯上常用nl l n -''这种符号表示线系，把l =0、1、2、3分别用S 、P 、D 、F 表示。

钠原子光谱实验报告
钠原子光谱实验是一种常见的实验，通过观察钠原子在不同能级跃迁时发射或吸收的光谱线来研究原子的结构和性质。

光谱实验通常包括以下步骤：
1. 实验目的，明确实验的目的，比如研究钠原子的能级结构和光谱特性。

2. 实验原理，介绍钠原子的能级结构和光谱特性的理论知识，包括原子的能级跃迁和光谱线的特点。

3. 实验装置，描述实验所用的光谱仪、光源、样品处理装置等实验装置的具体情况。

4. 实验步骤，详细描述实验的操作步骤，包括样品的制备、光谱仪的调整、数据采集等。

5. 实验结果，给出实验中观察到的光谱线的特征，包括波长、强度等。

6. 结果分析，根据实验结果，结合理论知识对观察到的光谱线进行分析和解释，推导出钠原子的能级结构和可能的跃迁过程。

7. 实验结论，总结实验结果，回答实验目的，阐明实验的意义和结论。

8. 实验误差和改进，分析实验中可能存在的误差，并提出改进实验方法的建议。

以上是钠原子光谱实验报告的一般结构和内容，希望对你有所帮助。

实验 3­3 钠原子光谱对元素的光谱进行研究是了解原子结构的重要途径之一。

通过对原子光谱的研究，不仅让我们 了解了原子内部电子的运动，同时也导致了电子自旋的发现和对元素周期表的解释。

在对氢原子光谱的研究中， 人们认识到电子围绕原子核运动只能处于一系列能量不连续的状态， 从而获得了关于氢原子结构的知识。

但对于多电子原子，除了原子核和电子的相互作用外，还存着 电子之间的相互作用，而且电子的自旋运动和轨道运动的相互作用也更为显著。

为了更好地理解这 方面的知识，我们安排了钠原子光谱实验。

【实验目的】1、通过对钠原子光谱的观察和分析，加深对碱金属原子中外层电子与原子实相互作用以及自旋 与轨道运动相互作用的了解；2、在对光谱线系进行分析和波长测量的基础上，计算钠原子中价电子在不同轨道运动时的量子 缺，绘制钠原子的部分能级图，并根据双重线不同成分的波长差，计算价电子在某些轨道运动时原 子实的有效电荷。

【实验原理】（一） 钠原子光谱的线系为了比较与说明，我们先回忆一下氢原子的光谱规律。

对于氢原子光谱，人们早就发现它们的 光谱线的波数可以用两项值之差表示：2 1 2 2 n R n R - = n （3­3­1）式中 R 为里德伯常数。

若令 2 n =2， 1n =3、4、5……，则可得熟知的巴尔末线系。

碱金属原子只有一个价电子，价电子在核和内层电子组成的原子实的中心力场中运动，和氢原 子有点类似。

但是，由于原子实的存在，价电子处在不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于 不同的轨道时，它和原子实的相互作用是不同的。

这主要是因为：首先，价电子处于不同轨道时， 它们的轨道在原子实中贯穿的程度不同，所受到的作用不同；其次，价电子处于不同轨道时，引起 原子实极化的程度也不同。

这二者都要影响原子的能量。

即使电于所处轨道的主量子数 n 相同而轨 道量子数 l 不同，原子的能量也是不同的，因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数 n,l 都有关。

一、实验目的1. 了解原子吸收光谱分析的基本原理和方法。

2. 掌握钠离子原子吸收光谱分析的实验操作技术。

3. 通过实验，学习如何进行定量分析，并提高实验技能。

二、实验原理原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一种基于原子蒸气对特定波长的光产生吸收而进行物质定量分析的方法。

实验原理是：当原子蒸气被光源发出的特定波长的光照射时，原子中的电子从基态跃迁到激发态，此时原子吸收了光能。

当电子从激发态返回基态时，会释放出与吸收相同能量的光子，该光子的波长与激发态和基态之间的能量差相对应。

通过测量释放出的光子的强度，可以确定样品中待测元素的含量。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：原子吸收光谱仪、高压汞灯、石英原子化器、气路系统、电子天平、移液器、比色皿等。

2. 试剂：钠标准溶液（1mg/mL）、盐酸（1+1）、硝酸（1+1）、去离子水等。

四、实验步骤1. 样品前处理：将待测样品溶解于1+1盐酸溶液中，然后用去离子水定容至一定体积。

取一定体积的样品溶液，用移液器移取到比色皿中。

2. 标准溶液配制：取一定体积的钠标准溶液，用1+1盐酸溶液稀释至一定浓度，作为标准溶液。

3. 仪器调试：开启原子吸收光谱仪，预热仪器至稳定状态。

调节仪器参数，如波长、狭缝宽度、气体流量等。

4. 标准曲线绘制：取一定体积的标准溶液，按照样品前处理步骤进行处理，然后依次测定其吸光度。

以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

5. 样品测定：按照样品前处理步骤处理待测样品，测定其吸光度。

根据标准曲线，计算样品中钠离子的含量。

五、实验结果与分析1. 标准曲线绘制：以标准溶液浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

标准曲线线性良好，相关系数R²=0.998。

2. 样品测定：根据标准曲线，计算样品中钠离子的含量。

实验结果如下：样品1：钠离子含量为10.2mg/L样品2：钠离子含量为8.5mg/L样品3：钠离子含量为9.8mg/L3. 结果分析：通过对三个样品的测定，可知样品中钠离子的含量较为稳定，实验结果可靠。

原子吸收光谱法实验报告原子吸收光谱法实验报告引言：原子吸收光谱法是一种常用的分析技术，可以用于测定样品中的金属元素含量。

本实验旨在通过原子吸收光谱法测定未知溶液中钠离子的浓度，并探究实验条件对测定结果的影响。

实验步骤：1. 实验前准备：清洗玻璃仪器、配制标准溶液、校准光谱仪。

2. 测定吸收光谱：将标准溶液依次放入光谱仪中，记录吸收峰的波长和吸光度。

3. 绘制标准曲线：根据测定得到的吸光度数据，绘制出吸光度与浓度的曲线。

4. 测定未知溶液：将未知溶液依次放入光谱仪中，测定其吸光度。

5. 计算未知溶液中钠离子的浓度：根据标准曲线，通过吸光度值得到未知溶液中钠离子的浓度。

实验结果与讨论：通过测定吸收光谱，我们得到了标准溶液中钠离子的吸光度数据，并绘制了标准曲线。

在测定未知溶液时，我们得到了相应的吸光度值。

通过标准曲线，我们可以计算出未知溶液中钠离子的浓度。

在实验过程中，我们还探究了实验条件对测定结果的影响。

首先，我们改变了光谱仪的入射光强度，发现随着光强度的增加，吸光度也相应增加，但当光强度过高时，吸光度反而下降。

这是因为在过高的光强度下，样品中的钠原子发生饱和吸收，无法继续吸收更多的光能量。

其次，我们改变了样品的浓度，发现吸光度与浓度呈线性关系。

这是因为当样品中的钠离子浓度增加时，更多的钠原子吸收入射光，导致吸光度增加。

因此，通过测量吸光度，我们可以准确地测定样品中钠离子的浓度。

实验中还需要注意的是，样品的溶解度和光谱仪的校准。

样品的溶解度应适中，过高或过低都会影响实验结果。

而光谱仪的校准需要定期进行，以确保测量结果的准确性。

结论：通过原子吸收光谱法，我们成功测定了未知溶液中钠离子的浓度。

实验结果表明，该方法可以准确、快速地测定金属元素的含量。

在实验过程中，我们还发现实验条件对测定结果有一定的影响，因此在实际应用中需要注意控制实验条件。

总结：原子吸收光谱法是一种重要的分析技术，可以应用于环境监测、食品安全等领域。

原子吸收光谱实验报告原子吸收光谱实验报告引言：原子吸收光谱是一种重要的分析技术，它可以用来确定样品中的金属离子浓度。

本实验旨在通过原子吸收光谱仪器，测量不同浓度的钠离子溶液的吸收光谱，以研究其浓度与吸收光谱强度之间的关系。

实验步骤：1. 实验器材准备：原子吸收光谱仪、钠离子溶液、玻璃容器、吸收池、氢氧化钠溶液、氢氧化铜溶液、醋酸钠溶液、醋酸铜溶液等。

2. 校准仪器：首先，根据仪器说明书，进行仪器的校准，确保仪器的准确性和稳定性。

3. 准备样品：按照一定比例配制不同浓度的钠离子溶液。

4. 实验操作：将不同浓度的钠离子溶液依次注入吸收池中，并设置好吸收光谱仪的参数。

5. 测量数据：通过仪器记录各个浓度下的吸收光谱强度。

6. 数据处理：根据吸收光谱强度与浓度的关系，绘制标准曲线。

7. 分析结果：根据标准曲线，测量未知浓度的钠离子溶液的吸收光谱强度，并通过标准曲线得出其浓度。

实验结果：通过实验测量，我们得到了一系列不同浓度下的钠离子溶液的吸收光谱强度数据。

根据这些数据，我们绘制了一条标准曲线，该曲线呈现出明显的线性关系。

通过该标准曲线，我们可以准确地测量未知浓度的钠离子溶液的浓度。

讨论与分析：在实验中，我们发现吸收光谱强度与钠离子溶液浓度呈正相关关系。

随着浓度的增加，吸收光谱强度也随之增加。

这是因为钠离子在吸收池中吸收了特定波长的光，从而导致吸收光谱强度的增加。

这一结果与我们的预期一致。

然而，我们也发现在极高浓度下，吸收光谱强度出现了饱和现象。

这是因为在高浓度下，吸收池中的钠离子已经达到了饱和状态，无法继续吸收更多的光。

因此，吸收光谱强度在一定浓度范围内会达到一个平稳的值。

此外，我们还通过比较不同金属离子的吸收光谱强度，发现不同金属离子对光的吸收能力存在差异。

这为进一步研究不同金属离子的浓度分析提供了基础。

结论：通过原子吸收光谱实验，我们成功地测量了不同浓度下钠离子溶液的吸收光谱强度，并建立了标准曲线。

实验方法：
1．拍摄光谱
2．用哈特曼光阑拍摄比较光谱为了便于把不同元素的光谱进行对比，我们把铁光谱和钠光谱并排的排在一起。

只要能知道钠谱线附近的铁谱线的波长值，就可以利用内插法得到钠谱线的波长值。

3．拍摄后将谱片在暗房进行化学处理。

4．待谱片干燥后，用光谱投影仪和和标准铁光谱对比辨认铁谱线的波长。

将所拍摄的光谱片投影出来，并与标准铁光谱进行对比，则可从待测光谱中找出和标准光谱完全相同的光谱区域。

对照标准铁光谱照片上所标出的铁谱线波长值，就可标定待测底片上铁光谱谱线的波长值。

5．利用阿贝比长仪精确测定出钠光谱谱线的波长值。

6．将所测数据输入钠原子光谱程序并查看结果。

附：钠原子光谱图
数据记录：
&1=13281.67
&2=4776.02
&3=2248.55
U=38490.48
实验讨论：做实验之前做好试验预习，了解试验背景，目的，和原理，仪器方法步骤，按照试验步骤在老师的指导下进行试验,在和同学合作的情况下，进行拍摄，暗处理，和把已经做好的钠原子光谱，和铁原子光谱进行对比读数，做好试验纪录，最后输入公式进行计算，就能得出试验结果和数据表格。

从而使实验完整精确，更有说服力。

钠原子光谱实验报告一、实验目的与实验仪器实验目的：1）了解钠原子光谱的实验规律及原子结构关系2）测定钠原子光谱；辨认同一线系的钠原子光谱线3）根据钠原子双黄线估计钠原子有效电荷数和内部磁场实验仪器:WGD-8A 型组合式多功能光栅光谱仪，钠光谱灯，汞灯等二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）1.钠原子光谱对于氢原子，当电子在主量子数n2和n1上下能级间跃迁时发射光谱波数R H是氢原子的里德伯常量。

若用能量E1、E2表示上下能级则有写成一般形式令则上式可以写成钠原子光谱也有类似规律，但作用在价电子上的电场与点电荷有显著不同，以有效量子数n+代替主量子数nΔ称为量子缺是与主量子数n和l都有关的正修正数。

与氢原子相似，钠原子的发射光谱线的波数可写成下面形式钠原子光谱有四个线系，其中主线系和锐线系是双线结构，漫线系和基线系是三线结构。

各谱线系的波数公式为：2、原子有效电荷数和内部磁场估算电子具有两种自旋取向，即自旋向上和自旋向下。

钠原子价电子轨道运动产生的磁场与自旋磁矩相互作用，产生了附加能E此处B取 的方向为 z 方向，由于电子磁矩 sz B或 为玻尔磁子，故由于该附加能的产生，能级发生分裂谱线发生分裂，出现精细结构从而谱线双层能级的间隔可用波数差表示：三、实验步骤（要求与提示：限400字以内）1.准备工作：选择光电倍增管接收方式，并启动软件同时初始化2.校正光谱仪指示波长：使用汞灯三线作为标准值校正，调节合适的测量参数后开始测量汞灯谱线，并对测量结果进行修正。

3.分波段测量钠原子光谱4.处理数据四、数据处理（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）1）锐线系3p-4s 3p-5s 3p-6s=3166.07在3 185.27和3 138.66之间。

3 185.27对应的有效量子数*1n =3.64 右侧*2n =4.64；3 138.66对应的有效量子数*1n =3.66 右侧*2n =4.66 由内插法：648.0)64.066.0(66.313827.318507.316627.318564.0aa m l n 5 n 3 m 1.352 l同理 =1638.76 526.0 aa m l n 6 n 4 m 1.348 l1.35-l固定项)()(*~**0n T n T nn=4 12*~**072.24492)352.04(31.10973769.16246)()(cm n T n T nn=5 12*~**027.24492)352.05(31.1097379412.761)()(cm n T n T n n=6 12*~**057.12449)352.06(31.10973721051.52)()(cm n T n T n2）漫线系 3p-3d 3p-4d 3p-5d=2484.68在2 502.87 和2 469.09 之间。

钠原子光谱实验报告一、实验目的与实验仪器1、了解钠原子光谱的实验规律以及与原子结构的关系；2、测定钠原子光谱；学会辨认同一线系的钠原子光谱线，由波长计算光谱项、量子缺和主量子数，并绘制钠原子能级图；3、根据钠原子双黄线波长差，估算钠原子有效电荷数和内部磁场，加深对自旋轨道耦合的认识。

仪器：WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪，钠光谱灯，汞灯等二、实验原理（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）钠原子光谱有类似于氢原子的规律，但是由于作用于价电子上的电场与点电荷有显著不同，所以光谱项是用有效量子数n‘’代替主量子数n。

若不考虑电子自旋和轨道运动的相互作用引起的能级分裂，钠原子光谱项可以写成其中为钠原子的里德伯常数；称为量子缺，是和主量子数n和轨道量子数l有关的修正系数。

当n不是很大时，量子缺的大小主要取决于轨道量子数l，本实验近似认为与n无关。

钠原子光谱线的波数或其中表示下能级的有效量子数，表示上能级的有效量子数。

也可以写成它表示电子从上能级跃迁到下能级发射的光谱线的波数。

如果固定下能级，而改变上能级，则得到一系列值，构成一个光谱线系。

在各谱线系中，不变，称为固定项，记作。

光谱中常用这种符号表示一个线系，并且分别用表示。

原子有效电荷数和内部磁场估算电子具有两种自旋取向，即自旋向下和自旋向上。

钠原子价电子轨道运动产生的磁场与自旋磁矩相互作用，产生了附加能，此处取的方向为z方向，由于电子磁矩，故由于该附加功能的产生，能级发生分裂，谱线发生分裂，出现精细结构，,从而由此可以估算出原子内部的磁场大小。

谱线双层能级的间隔可用波数差表示：其中，为里德伯常数，α为精细结构，z为原子的有效电荷数，n为主量子数，l为轨道量子数，若已知α、、l、n、和波数差，就可以计算出原子的有效电荷数z。

三、实验步骤1、把光栅光谱仪上的接收方式选择开关扳到光电倍增管位置，接通光栅光谱仪电源，接通控制计算机电源，将光电电压调至500-800V之间，在控制计算机上启动WGD-8A型软件。

实验二 钠原子光谱碱金属是元素周期表中的第一列元素（H 除外），包括Li 、Na 、K 、Rb 、Cs 、Fr ，是一价元素，具有相似的化学、物理性质。

碱金属原子的光谱和氢原子光谱相似，也可以归纳成一些谱线系列，而且各种不同的碱金属原子具有非常相似的谱线系列。

碱金属原子的光谱线主要由4个线系组成：主线系、第一谱线系（漫线系）、第二辅线系（锐线系）和柏格曼线系（基线系）。

碱金属原子与氢原子在能级方面存在差异，而且谱线系种类也不完全相同。

原子实的极化和轨道贯穿理论很好的解释了这种差别。

进一步对碱金属原子光谱精细结构的研究证实了电子自旋的存在和原子中电子的自旋与轨道运动的相互作用，即自旋－轨道相互作用，这种作用较弱，由它引起了光谱的精细结构。

钠原子光谱及其相应的能级结构具有碱金属原子光谱和能级结构的典型特征。

本实验通过钠原子光谱的观察与分析，加深对有关原子结构、原子内部电子的运动、碱金属原子的外层电子与原子核相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的了解，在分析光谱线和测量波长的基础上，计算钠原子中价电子的各能级和相应的量子亏损，绘制钠原子的部分能级图。

【实验原理】原子光谱是研究原子结构的一种重要方法。

1885年，巴尔末（J.J.Balmer ）根据人们的观测数据，发现了氢光谱的规律，提出了著名的氢光谱线的经验公式。

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了重要作用。

根据玻尔理论或量子力学中的相关理论，可得出对氢及类氢离子的光谱规律为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R H ν （2—1） 其中，ν~为波数，HR 为氢的里德伯常数（109 677.58cm ）,1n 和2n 为整数。

钠是碱金属原子，核外有11个电子，其中622221p s s 这10个电子形成稳定的满壳层结构，并与原子核共同组成原子实，在最外层只有一个价电子。

在这一点上又与最简单的氢原子相似，因此纳原子光谱中各谱线的波数ν~，也可以用下列关系式表示： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=222111~n n R ν （2—2） 其中 R 为里德伯常数 (＝109737.31cm -1)，在氢原子光谱中，1n 和2n 都是正整数，相应于 1n ＝1，2，3，···等值，分别有赖曼谱系，巴耳末谱系，帕邢谱系等。