光谱管与原子线状光谱

实验目的

观察不同气体的线状光谱，认识原子光谱的特征及其与原子能级的联系。

实验原理

稀薄气体放电时，原子被激发到高能级，再跃迁回低能级时辐射光子，光子能量 hν = Em - En（Em > En）。原子能级是分立的，所以只能辐射特定频率的光，形成分立的亮线。氢原子在可见光区的四条谱线属于巴耳末系，其中 Hα 的波长约为 656.3 nm。

实验器材

• 光谱管（氢、氦、氖等气体）
• 光谱管高压电源
• 狭缝
• 棱镜或衍射光栅
• 观察屏或目镜
• 白炽灯（对比连续光谱）

实验步骤

1. 选择一种气体的光谱管，装在电源支架上。
2. 接通电源，观察管内气体发光的颜色。
3. 让光通过狭缝和分光元件，观察分光后的谱线。
4. 记录各条亮线的颜色和相对位置。
5. 更换另一种气体，比较谱线的条数和位置。
6. 改用白炽灯，对比连续光谱与线状光谱。

实验现象与结论

通电后气体发出特定颜色的光，分光后得到分立的亮线。不同气体的谱线条数和位置各不相同，白炽灯则得到连续的彩色光带。说明原子光谱是不连续的，每种元素都有自己的特征谱线，也说明原子能级是分立的。

注意事项

• 光谱管电源电压很高，通电时不要触碰电极和接线。
• 通电后灯管会发热，不要直接用手触摸。
• 不要长时间近距离直视强光。

常见问题

为什么不同气体的光谱管颜色不一样？

不同元素的原子能级不同，跃迁时辐射的光子频率不同，各色光混合后呈现的颜色也就不同。

线状光谱和连续光谱有什么区别？

线状光谱由分立亮线组成，来自稀薄气体原子的发光；连续光谱是连续的彩色光带，如白炽灯发出的光。