对于上式两边依次同乘以
、
、
后整理得
（1.6）
式中
为氢原子核质量与电子质量之比，可采用公认值1836.15。如将通过实验测得的
值代入(1.6)式，即可得氘核对氢核质量比，比值约为2，从而就证实了氢中有核质量为1H核二倍的同位素。
【实验装置】
本实验使用分辨率较大的WPG—100型平面光栅摄谱仪、氘灯光源、测长显微镜或数字比长仪及计算机等仪器。
【实验内容】
一、用氘灯作为光源拍氢、氘原子光谱。由于氘灯管内充有氘气的纯度不高，灯内除了含有氘气外，还有少量的氢气。灯的两电极间电压加至大约300V时就能产生弧光放电，灯内气体被激发发光，成为得到氢、氘谱线的光源。
二、为了得到各条上下强度均匀的谱线，应使狭缝得到均匀照明。调节摄谱仪的三透镜照明系统，把光源放在透镜Ol的前面，如图(1．2)(a)中D的位置，作为中间成像三透镜照明系统的物点。由透镜O1把光源D成像在O2透镜前面有中间光栏处，目的在于形成一个中间像以便利用。放在O2透镜之前的中间光栏截取光源像中所需部分，并消除彗差。透镜O2又把透镜O1前面成像在狭缝S上，由于透镜O1的前面是被光源各点均匀照明的，因此这就相当于狭缝被光源各点间接均匀照亮，同时透镜O2还能消除渐晕现象，即它能使从光源两端发出的部分光线进入狭缝。然后由置于狭缝S很近处的第三个透镜O3把中间像成像在准直镜C上，以保证谱线上下各点的强度均匀。否则，可转动调焦机构使谱线强度均匀。
中间成像三透镜照明系统必须和仪器共轴，所以调好后不要随便动O1及O2透镜架上的两个调节螺丝，以免破坏光路系统的共轴关系。
三、由光栅衍射公式
可知，长波的一级光谱的谱线有可能和短波的二级或三级光谱的某些谱线重合，譬如：一级光谱600nm和二级光谱300nm及三级光谱200nm重合在一起。光谱级次的重叠，往往使人产生错觉造成分析中的困难。为了消除不同级光谱线的重叠，可以利用一只透过某一被长范围的滤色片。根据仪器的色散和一次摄谱的波长范围，对一级光谱，在200～400nm波长范围内可不必加滤色片。大于400nm以上加放I级光谱滤色片以消除与之重叠的短波的二级光谱(利用Ⅱ级光谱滤色片可消除一级光谱的干扰)。本实验拍摄一级光谱且波长范围在400～600nm，所以在拍摄标准铁光谱时，要加放I级光谱滤色片。把它套在第三个聚光镜前即可。
四、当用氘灯作光源时，从暗箱窗口用目镜观察，可见到几条明亮的谱线。当氢的含量合适时我们能看到双线结构。如果在D处换上铁电弧光源，则可以看到较密集的铁光谱。
五、由于仪器的一级光谱倒数线色散率大约为0.8nm／mm。谱面全长为
图1-2
六、用哈特曼(Hartmann)光栏的不同光孔分别将氘灯的光谱和铁的光谱并列拍摄在同一底片上，作为一组。其次改变光栅转角(摄谱范围)，再用同样的方法(改变哈特曼光栏)拍摄另外一组。在拍摄同一组光谱的过程中要严格保持暗盒及光栅转角都不动，以保证拍摄的氢、氘原子光谱和铁光谱的相对位置不错位。
七、由于各种元素的不同谱线，其强度有很大差别，所以有可能在底片上一些谱线感光已很强(很黑且粗)，而另一些谱线尚未感光或感光很弱。为了使每条谱线都有便于观测的像，应使用不同的曝光时间分别拍摄，使各条谱线都有适于观测的黑度。拍摄时，可用电磁快门控制曝光时间。
八、铁的光谱线较密，在210～660nm波长范围内大约有4 600条谱线，而且每条谱线的波长已经过精确测量，所以可以用来做为测量其他来知波长谱线的标准。可以用线性插值法(见附注一)，从靠近一条氢光谱线的两侧铁谱线的波长求出这条氢光谱线的波长来。
由于氢和氘的里德伯常数相差很小，差别在于第五位有效数值以后，所以必须精心测量和认真计算，以保证足够的有效数字位数。为了避免繁杂的数值计算，应使用电子计算机，先编好程序，后输入必要的测量数据而得出结果。
九、实验步骤
1. 拟订摄谱计划。包括摄谱条件、暗盒位置、狭缝宽度、光栅转角、距、中间光栏曝光时间、拍摄次序等都应事先拟订好，拍摄时按计划进行。(实验室已有拟好的摄谱计划，可供参考)
2．在暗袋里装好底片。注意应使乳胶面向着底片盒进光的方向，然后将底片盒装在摄谱仪的片盒架上。
3．用哈特曼光栏的不同光孔分别拍摄氢、氘光谱和铁光谱。
4．将拍好的底片在暗室中冲洗(冲洗条件见提示板)并吹干。
5．在映谱仪下找出各条氢、氘谱线和附近的铁谱线，直接在映谱仪上用铁光谱图粗略地测出氢、氘谱线的波长。
6．用比长仪进行精密测量谱线位置，以线性插值法算出谱线波长。
7．用所求的氢、氘双线的波长与对应的n值，分别由前3～4条谱线求出氢和氘的里德伯常数
及
并分别求出
的平均值和
的平均值。
8．由所求得的和计算氢、氘的原子核质量比
。
9．用图解法求出巴尔末系的线系限(选作)。
【自检问题】
1．怎样鉴别所摄得的氢光谱中的双线是由氢的同位素还是其他类氢离子造成的?光谱同位素效应产生的波长位移的大小是多少?
2．为什么把氢、氘光谱与铁光谱并列拍在同一张底片上时，不用移动底片盒的方法，而是使用哈特曼光栏?
3．用线性插值法求未知波长时，是选用离未知波长谱线较近的两条铁谱线好，还是选用较远的好?为什么?
4．试说明WPG一100平面光栅摄谱仪光路及光栅光谱的特点。
附注一 线性插值法
如
、
为已知的铁光谱线的波长，
为未知的某一谱线的波长，用比长仪测出这三条谱线的位置座标
、
和
，位于和之间，如图1-3所示。
图1-3
按线性插值法
即
用此法可求出未知光谱线的波长。
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