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 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。
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