普通物理实验教学中基于数学软件MATLAB的氢原子光谱实验的数据处理探究

王辉　李会平　孙红章

摘要：氢原子光谱实验是大学普通物理实验教学中的一个基本实验，氢原子光谱分析是探究氢原子内部结构的基本方法。本文将利用数学软件MATLAB语言编程来对实验数据进行处理，得到氢光谱的里德伯常数，它和传统数据处理方法相比，用数学软件MATLAB对实验数据进行处理能避免人工处理所产生的人为误差，非常适合在物理实验教学中应用，而且能提升大一学生利用软件语言编程对实验数据进行处理的能力，取得了较好的教学效果。

关键词：大学物理实验教学；氢原子光谱实验；MATLAB

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0211-02

氢原子光谱实验是大学普通物理实验中的基本实验之一，氢原子光谱实验用到了显微镜和读谱仪（棱镜摄谱仪），显微镜和读谱仪在医学实验中的用途也非常广泛。[1，2]氢原子光谱实验的数据处理方法非常重要，但普通方法数据处理一般存在不容易核查校对的缺点，比如说最小二乘法的运算量非常大，既耗时又费力，而同时也存在没有办法找出误差大甚至错误的数据等不容易解决的问题，然而MATLAB数学软件是集合程序设计、数值运算、符号计算及优秀的图形处理等功能于一身的科学语言。[3-8]用MATLAB数学软件处理实验数据仅仅需编写十几行的简单程序，运行后就可以得到我们所需的结果。我们应用MATLAB既克服了最小二乘法计算量大等缺点，又让复杂、无味的数学计算变成一种容易、直观的可视化流程，而且能非常精确地记录实验数据点和画出数据拟合曲线。

一、氢原子光谱测定的实验原理和实验数据

每种原子都有它特定的线状型光谱。分析光谱是鉴定物质成分和物质含量的有效方法。氢原子光谱具有最简单、最明显的规律。我们测定氢原子光谱的波长对认识氢原子的能级和光谱规律具有重要作用。氢原子光谱测定实验用读谱仪（棱镜摄谱仪）测量氢原子可见光谱的波长，并运用氢原子巴耳末公式推算出氢原子的里德伯常数。

三、结论

氢原子光谱实验是大学基础物理实验教学中的重要实验之一，氢原子光谱分析是探究氢原子内部结构的重要手段。氢原子光谱实验的数据处理方法非常重要，但普通方法数据处理一般存在运算量大，而且不容易检查校对，容易带来人为误差或错误等缺点。本文利用了数学软件MATLAB语言编程来对实验数据进行分析，得到氢原子光谱的里德伯常数，它和传统数据处理方法相比，用数学软件MATLAB对实验数据进行处理能避免人工处理所产生的人為误差，非常适合在大学物理实验教学中应用，而且能提高大学生利用MATLAB语言编程对实验数据进行处理的能力，最终取得了较好的大学物理实验教与学的效果。

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