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1、.,1,塞曼效应预习报告,.,2,目录,一、背景知识； 二、实验目的； 三、实验原理； 四、实验装置； 五、实验内容。,.,3,背景知识,1896年，荷兰著名的物理学家塞曼Zeeman将光源置于强磁场中，研究磁场对谱线的影响发现：原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分为偏振。 塞曼效应实验与斯特恩-盖拉赫实验还有碱金属光谱双线一样有力证明了电子具有自旋，能级的分裂是由于电子轨道磁矩与自旋磁矩相互作用的结果。 通过Zeeman效应实验，可由能级分裂的个数知道能级的J值， 由能级的裂距可知g因子；如果原子遵从LS耦合，则可由g值判断该能级的L和S值。,.,4,实验目的,一、深入理解塞曼效
2、应的理论原理； 二、复习并熟悉标准具的原理及使用； 三、通过实验来观察塞曼分裂的现象，并测量波数差及电子 的荷质比。,.,5,实验原理,一、谱线在磁场中的分裂：有磁场B时能级E发生分裂，附加能 量 ；无磁场时电子跃迁，产生谱线 有磁场时电子跃迁，产生新谱线 此时，频率变化为 相应的波束差为,.,6,本实验研究汞546.1nm的塞曼分裂。汞绿线546.1nm是 跃迁 ，两能级的M值为 和 塞曼效应的选择定则是 故在外磁场作用下，546.1nm线的分裂情况可由下图显示，即,.,7,其中对应 的线与原谱线相同，各相邻的分裂谱线波数差是L/2。 当 时，产生3条 线。沿垂直磁场方向观测， 线为振动方向
3、平行于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测不到 线。 当 时，产生6条 线。沿垂直磁场方向观测， 线为振动方向垂直于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测， 线为圆偏振光。,.,8,二、用标准具测量波数差：法布里-波罗标准具的分辨本领可 达 ，故常用标准具来观测塞曼效应。但由于标准具的自 由光谱区很小，通常要选用常规光谱仪分出一条条光谱线 后，再用标准具进一步分光。 在法布里-波罗标准具的投射光中，相邻两光束的光程差 为 ，在空气中n=1，所以 当光程差等于波长的整数倍时，形成干涉环，即对于k极 干涉环，满足,.,9,对同一波长光产生的相邻两级k和k-1线，干涉条纹直径平方之差表示为 对同一级不同波长 和
4、的波长差 用波数差表示为 此式就是实验中用以计算波数差的公式。,.,10,实验装置,实验装置由磁场、光源、分光系统和观测系统等四大部分组成。其中O为光源；、为透镜；P为偏振片；F为干涉滤光片；F-P为标准具；1为磁场；2为激磁电源。,.,11,实验内容,（一）调整光路，观察塞曼现象 点亮汞灯。把透镜置于光源和标准具之间适当的位置，让光充满标准具。由于标准具前已放置滤光片 ，水银光谱的其他成分已被滤除。 调节标准具。若标准具两反射面不平行，则眼睛在垂直于光轴的平行平面内上、下、左、右移动时，将会看到干涉环的缩冒现象，这时需调节标准具的三个调节旋钮。 在标准具后安置透镜和目镜，调节两者的相对位置以看清各干涉环。注意整个光学系统应共轴，否则视场不够明亮。调节目镜位置使目镜叉丝大体与干涉环直径重合。 开启稳压电源电流为一定值，可看到干涉环。未加磁场时的一个干涉环在磁场中分裂成9条干涉环，其中3条为 成分，取相邻两级次的 成分进行测量，如图3-5-6所示。,.,12,（二）测量并计算波长差 式中 为同一干涉级相邻两干涉环直径平方差，即 为同一波长相邻两级次的环直径平方差,.,13,（三）测量并计算荷质比 对于正常塞曼效应，分裂谱线的波束差为 进而荷质比为,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！,
