谈里德伯常数

1 里德伯常数的由来 瑞士科学家巴耳末1884年6月25日在巴塞尔自然科学协会的演讲中,公布了一个关于氢光谱波长规律的经验公式.他根据实验结果得出在可见光区的氢光谱分布规律的经验公式:λ=B(N2/n2-22),式中B是一常数,等于3645.6纳米.     

里德伯常数的历史回顾和新进展

里德伯常数是重要的基本物理常数.在原子物理学中,计算能级时离不开里德伯常数.许多常数都与它有联系,反映了光谱与原子结构之间的密切关系.它在基本物理常数的最小二乘法平差中,被列为辅助常数,是平差计算的基础.里德伯常数提出已经整整100年了.为了纪念这一重大成果,特作此文. 一、历史 回 顾 早在19世纪50年代,瑞典的光谱学家Angstrom通过火花放电的光谱观测,证实了Fraunhofer观察到的某些太阳谱线正是氢的谱线Ha,HB,Hr及H　 他精确地测量了这四根谱线的波长,有效数字达5—6位.1884年,瑞士的中学数学教师Balmer从投影几何得到启示,提…     

氢原子光谱实验研究

氢原子的结构简单，其光谱具有明显的规律，各种原子光谱线规律性的研究首先是在氢原子上得到突破。通过测量氢光谱可见谱线的波长，能较准确测定氢的里德伯常数，可使学生对近代物理测量有初步了解。     

基本物理常数与物理学史

 基本物理常数的确立及精密测定与物理学的发展起着相互促进的作用。物理常数总是伴随着物理学基本定律的发现而确立的;而这些常数的测定既是对物理规律的有力验证,又使应用物理公式作许多数值计算成为可能。物理学的新成果常为提高物理常数的精度提供条件。而高精度的测量又可能为新的科学发现准备好基础。精密测定的基本物理常数又可作为单位制和计量单位的基准。因此,基本物理常数的精密测量就成了现代物理学与计量学的结合点。1.基本物理常数与物理规律基本物理常数是指自然界中的一些普遍适用的常数。它们不随时间、地点或环境条件的影响而变化。     

氢光谱波长的规律(巴尔末公式) 的发现

巴尔末是瑞士贝塞尔地方一个女子学校的数学教师,也是贝塞尔大学的教师。他发现的氢光谱波长的规律(巴尔末公式)发表于1884年。1884年6月25日在贝塞尔自然科学协会的一次演讲中,他指出,氢的光谱线的波长可以由两个因数相乘而得到:共中λi表示氢的波长,　而n= 3,4,5…,这就是有名的巴尔末公式。后来发表在“Verh.Naturf.Ges. Basel”中,第二年(1885)又刊载在“Ann.Phys、 Chem.”中,它的英文的节译被收集在一本物理学史料集里。 巴尔末公式对于原子光谱理论和量子物理的发展有很大的影响,也可以说,所有后来把光谱分成线系,都是起源于这个…     

基本物理常数的调整

 众所周知,基本物理常数的最佳值很少能在实验上直接测量,它们基本都是由一连串的实验观测以及理论公式推算而得。基本物理常数在物理学中具有重要的意义。它的发现和测量,对物理学的发展起了推动作用。     

介绍巴尔末公式时应当交待的一个问题

一般的书上大致都是这样来介绍巴尔末公式的: 先列出氢光谱在可见光区的四条谱线(即巴尔末线系 的前四条谱线)的波长,即然后写出巴尔末于1885年总结出来的波长公式式中B=3645.6埃.接着说明由(2)所得的计算值与观测值(1)符合得很好. 如用波数来表征谱线,并引入新的常数,则(2)可变形为R称为里德伯常数.这便是有名的氢光谱巴尔末系的巴尔末公式.对于氢光谱的所有线系有广义巴尔末公式式中m为整数,对一定线系来说,它为一定值.由对氢光谱所作的更精密测量所获得的R值为 最后介绍从玻尔理论可得到式中为电子和氢原子核的折合质量,n1、n2分别相当…     

利用色散法探索玻尔氢原子理论测量普朗克常数

普朗克常数是物理学中一个重要的常数,利用测角仪器分光计,探索用玻尔氢原子理论来测普朗克常数。根据最小偏向角测量三棱镜折射率的原理,利用分光计测量三棱镜的折射率来研究光的色散规律,测量棱镜材料对不同波长入射光的折射率,得到棱镜材料的色散曲线和拟合方程。根据玻尔的氢原子理论,用分光计测出氢原子光谱四条谱线（α,β,γ,δ）的偏向角对应的折射率,由科西经验公式计算出相应的波长。     

氘代最简单Criegee中间体CD2OO的振转光谱研究

本文采用振动自洽场/虚组态相关(VSCF/VCI)方法计算了氘代最简单Criegee中间体CD₂OO的振动和转动光谱. 计算得到的基频振动频率和转动常数与已有实验吻合. 这些数据可以用于未来该体系的光谱研究，特别是振动激发的转动常数对于实验光谱指认非常重要. 另外，不同来源的光谱强度，包括本文理论计算，文献中在NEVPT2和B3LYP水平上的计算结果以及实验结果，互相之间均不符合.     

LiCl~–阴离子的光谱性质和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法结合全电子基组计算了LiCl~-阴离子5个电子态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ~+,3~2Σ~+,2~2Π)的电子结构.为了得到精确的光谱常数,计算中考虑了Davidson修正、芯-价电子关联效应和自旋-轨道稱合效应.拟合得到各电子态的光谱常数、分子常数、自发辐射速率和自发辐射寿命.基态的光谱常数与实验值和其他理论值符合较好,同时报道了LiCl~-阴离子激发态的光谱常数以及其到基态的跃迁性质.计算结果表明A~2Π?X~2Σ~+跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子f₀₀,第一激发态A~2Π有较短的自发辐射寿命.构造A~2Π(v’)? X~2Σ~+(v")准循环跃迁进行激光冷却LiCl~-阴离子需要一束主激光和两束抽运激光.以上结果预测了激光冷却LiCl~-阴离子是可行的.     

确定薄膜厚度和光学常数的一种新方法

借助于不同的色散公式,运用改进的单纯形法拟合分光光度计测得的透过率光谱曲线,来获得薄膜的光学常数和厚度。用科契公式分别对电子束蒸发的TiO2和反应磁控溅射的Si3N4,以及用德鲁特公式对电子束蒸发制备的ITO薄膜进行了测试,结果表明测得的光学常数和厚度,与已知的光学常数以及台阶仪测得的结果具有很好的一致性。这种方法不仅简便,而且不需要输入任何初始值,具有全局优化的能力,对厚度较薄的薄膜也可行。采用不同的色散公式可以获得各种不同薄膜的光学常数和厚度,这在光学薄膜、微电子和微光机电系统中具有实际的应用价值。     

基态S和D原子的低能弹性碰撞及SD(X2Π)自由基的准确相互作用势与分子常数

使用Gaussian03程序包提供的CCSD（T）理论及Duning等的相关一致基cc-pVnZ和aug-cc-pVnZ （n=2, 3, 4, 5）, 对SD（X²Π）自由基的平衡核间距、谐振频率及相互作用势进行了计算, 并拟合出了相应的光谱常数. 在CCSD（T）/aug-cc-pV5Z理论水平下, 光谱常数D₀, D_e, R 关键词： 弹性碰撞 总截面 光谱常数 分子常数     

用分光计和光栅作氢光谱实验

过去工科大学生作光栅实验多数是已知波长测光栅常数或已知光栅常数测波长,而对光谱与发光物质内部结构密切相关这一点强调不够.本实验改进后用光栅研究氢原子光谱规律性,使工科学生认识到光谱与原子内部结构有直接关系,领会巴尔末、玻尔等科学家分析实验事实,解释实验事实的物理思想.这有益于培养创造型人才的. 所用仪器为普通的分光计、平面全息光栅(5973条(cm)、GPIOH氢灯、霓虹灯变压器、自耦调压变压器等. 根据巴尔末公式4、5……)(1)、也是里德伯公式之一上表中氢的里德伯常数的计算式为由上表中的四个Rh值得其平均值 RH= 1.097 …     

NeNO分子光谱常数和非谐振力场的从头算研究

本文用从头算方法(B3LYP、MP2)计算了NeNO分子的光谱常数和非谐振力场.结果表明:在MP2方法下采用基组6-311G、6-311G(2df,2pd)计算的结果相对于实验和前人计算的结果优于B3LYP方法下采用基组cc-PVNZ(N=T,D,Q)计算的结果;重要的是这些计算结果对实验测量某些光谱数据(平衡转动常数、非谐常数等)有一定的预测作用.     

隐身涂层的光谱反射特性设计

从电磁波与颜料相互作用的机理出发，建立了光学常数、颜料粒径等对光谱反射特性影响的理论模型，系统分析了颜料粒径等关键参数对光谱反射特性的影响规律. 并且用实验验证了理论模型的正确性，为隐身涂层光谱反射特性的理论设计提供了一种新方法. 关键词： 光谱反射特性 光学常数 隐身 涂层     

采用多参考组态相互作用方法研究AsN( X1 Σ+ )自由基的光谱常数与分子常数

采用内收缩多参考组态相互作用方法和相关一致基对AsN(X ¹ Σ⁺)自由基的势能曲线进行了研究. 计算过程中对两原子分别采用不同基组,As原子为aug-cc-pV5Z基组,N原子为aug-cc-pV6Z基组. 通过最小二乘法将势能曲线拟合成Murrell-Sorbie函数,并进一步计算得到AsN(X ¹ Σ⁺)自由基的光谱常数.光谱常数分别为D_e=4.97 eV,R_e=0.16259 nm, ω_e=1061.14 cm^-1, ω_ex_e=5.4715 cm^-1, B_e=0.53919 cm^-1和α_e=0.003409 cm^-1. 通过比较发现它们与实验值符合非常好. 利用得到的解析势能函数, 求解双原子分子核运动的径向Schrödinger方程, 找到了J=0时该自由基存在的全部67个振动态. 对于每一振动态, 分别计算了振动能级、经典转折点、惯性转动常数和离心畸变常数. 与实验结果比较后发现,计算结果达到了很高的计算精度. 关键词： AsN 势能曲线 光谱常数 分子常数     

举足轻重的物理常数

 物理常数在科学技术各个部分都有重要意义.特别是物理学,物理学研究的是“物”及其运动.就要了解和观测“物”在其运动中的变革,并把握其变革的数量关系,于是就会遇到许多与物性有关的物理量,例如:温度、压强、比热、导热系数、电阻率、电阻温度系数、折射率等等.量与量之间有某种函数关系,在函数关系中必然会出现一系列常数,以表征物质的固有特性,这就叫物质常数。     

用MRCI方法研究CS+同位素离子X2Σ+和A2∏态的光谱常数与分子常数

利用内收缩多参考组态相互作用方法和价态范围内的最大相关一致基aug-cc-pV6Z,在0.05-0.60 nm的核间距范围内计算了CS+离子X2Σ+和A2∏态的势能曲线.利用CS+离子的势能曲线并在同位素质量修正的基础上,拟合出了X2Σ+和A2∏态的同位素离子12C32S+,12C34S+和12C33S+等的光谱常数.对于X2Σ+态的主要同位素离子12C32S+,其光谱常数D0,De,Re,ωe,ωeχe,αe,和Be分别为6.4694,6.5542 eV,0.14975 nm,1371.89,7.5746,0.006481和0.8616 cm-1;对于A2∏态的主要同位素离子12C32S+其D0,De,Re,ωe,ωxχe,αe和Be分别为4.8460 eV,4.9084 eV,0.16449 nm,l009.31和6.4970 cm-1,0.006110和O.7134 cm-1.这些数据与已有的实验结果均符合很好.通过求解核运动的径向薛定谔方程,找到了J=0时CS+(X2Σ+)的全部68个振动态、CS+(A2∏)的全部80个振动态.对于每一振动态,还分别计算了它的振动能级、经典转折点、转动惯量及离心畸变常数,并进行了同位素质量修正.这些结果与已有的实验值也十分一致.这里,12C32S+和12C32S+的光谱常数以及12C32S+高振动态的分子常数属首次报道.     

HeNO分子光谱常数和非谐振力场的从头算研究

本文利用Gaussian 03软件,采用密度泛函理论(B3LYP)以及二阶微扰理论(MP2)的方法结合Dunning相关一致基组cc-pVNZ (N=T,D,Q)以及6-311G、6-311G**、6-311G(2df,2pd)、6-311G(3df,3pd)基组优化了HeNO分子的几何结构,然后在此基础上计算了它们的光谱常数和非谐振力场.通过计算得到了分子的平衡几何结构、基频、转动常数、四次和六次离心畸变常数等,并与相关的实验值和理论值进行了比较;预测了部分光谱常数,其中包括谐振频率、非谐性常数、振转相互作用常数、三次力常数、四次力常数和科里奥利耦合常数.结果表明,在MP2方法下计算的结果要优于B3LYP计算的结果;基组6-311G、6-311G**、6-311G(2df,2pd)、6-311G(3df,3pd)下的结果普遍优于cc-PVNZ (N=T,D,Q)得到的结果.结果还表明,MP2理论方法结合基组6-311G、6-311G**、6-311G(2df,2pd)、6-311G(3df,3pd)基组计算的结果非常接近实验值,对实验测量某些光谱数据有较好的预测作用.     

戈壁地区近地面折射率结构常数统计特性分析

利用温度脉动仪对大气折射率结构常数进行测量,通过在铁塔上不同测量高度架设温度脉动仪,对戈壁地区近地面层开展长期连续测量。从各测量高度折射率结构常数的累积概率、偏度与峰度、季节变化、高度经验关系等四个方面对大量实验数据统计分析,结果表明:测量地区大气折射率结构常数白天和夜间的累积概率以18m为区别界限,表现出明显的不同;所有测量高度折射率结构常数的概率分布均表现出右偏、平峰特性;季节变化对低层折射率结构常数的影响更为明显;测量地区折射率结构常数随高度变化的经验公式表明,白天折射率结构常数随高度递减接近"-2/3"指数,夜间折射率结构常数的高度变化则是表现出层次性,低层折射率结构常数随高度递减接近"-0.16"指数,而高层变化则接近"-1.05"指数。