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1、创作时间：二零二一年六月三十日学生姓名： 学号：5502210039专业班级:应物101班实验时间：教师编号：T017 成果：塞曼效应一、实验目的1观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进行比力.2学习观测塞曼效应的实验方法.3计算电子核质比.二、实验仪器WPZIII型塞曼效应实验仪三、实验原理塞曼效应：在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用， 使原子能级发生分裂.垂直于磁场观察时，发生线偏振光S线和b 线）；平行于磁场观察时,发生圆偏振光（左旋、右旋）.依照半经典模型，质量为m ,电量为e的电子绕原子核转动，因 此,原子具有一定的磁矩，它在外磁场B中会获得一定的磁相互作 用能AE，由于原
2、子的磁矩卩j与总角动量Pj的关系为eJ 二g2mPj（1）其中g为朗德因子，与原子中所有电子德轨道和自旋角动量如 何耦合成整个原子态的角动量密切相关.因此，eAE = 一卩 B cos a = -g P B cos aJ2m J(2)其中a是磁矩与外加磁场的夹角又由于电子角动量空间取向的量子化，这种磁相互作用能只能取有限个分立的值，且电子的磁矩与总角动量的方向相反，因此在外磁场方向上，-P cosa= M J2兀M = J, J 一 1,，一J(3)学生姓名：刘惠文学号：5502210039专业班级:应物101班 实验时间：教师编号：T017 成果：式中h是普朗克常量，J是电子的总角动量，M是
3、磁量子数. _ he设：匕=赢m，称为玻尔磁子，E0为未加磁场时原子的能量，则原子 在外在磁场中的总能量为E = E + AE = E + Mg 卩 B (4)00B由于朗德因子g与原子中所有电子角动量的耦合有关，因此, 分歧的角动量耦合方式其表达式和数值完全分歧在L - S耦合的情 况下，设原子中电子轨道运动和自旋运动的总磁矩、总角动量及其 量子数分别为巴、PL、L和巴、PS、S，它们的关系为卩=P = L (L +1),L 2m L 2m 2兀(5)m S-S (S +1) mh2k ? (6)设Pj与PL和PS的夹角分别为aLJ和aSJ，根据矢量合成原理，只要(7)将二者在卩J方向的投影
4、相加即可获得形如（1）式的总电子磁矩和 总轨道角动量的关系：eP 2 + P 2 P 2P 2 - P 2 + P 2(LS-+ 2TL4 )2m2 P2 PJJP 2 - P 2 + P 2e=(1+TLS-)P2 P 22mJ卩=卩 cos a + 卩 cos aJ LLJ SSJe2m(P cos aLLJ+ 2P cos a )SSJJge2mPj其中朗德因子为(8)十 J (J +1) - L(L +1) + S (S +1)2 J (J +1)由（*）式中可以看出，由于M共有（2J +1）个值，所以原子的这个能级在学生姓名：刘惠文 学号：5502210039专业班级:应物101班实
5、验时间：教师编号：T017 成果：外磁场作用下将会分裂为（2 J +1）个能级，相邻两能级间隔为 guBB.因为g由量子态决定，所以分歧能级分裂的子能级间隔分歧. 设频率为v的谱线是由原子的上能级e2跃迁到下能级E1所发生的, 则磁场中新谱线频率酿成v，则h宀（E2 +竺）-（Ei +冲AE -AE （M g -Mg ）eB21 2 21 1频率差为Av =vv = h =4兀m(M g -Mg )eB2 21 1用波数差暗示为品=4“me= (M2g2 -MgJL，其中l为洛B e伦兹单元，L = 4“e m四、“线和线：跃迁时M的选择定章：凶二M2 -叫二0 , 土 1,当M = 0时，垂
6、直于磁场方向观察时，发生的振动方向平行于 磁场的线偏振光叫“线；平行于磁场观察时“线成分不呈现.当M = 土 1时，垂直于磁场方向观察时，发生的振动方向垂直于 磁场的线偏振光叫&线；平行于磁场观察时，发生圆偏振光,M = +1，偏振转向是沿磁场方向前进的螺旋转动方向，磁场指向观察者 时，为左旋圆偏振光；M = -1，偏振转向是沿磁场方向发展的螺旋 转动方向，磁场指向观察者时，为右旋圆偏振光.五、错序观察法：汞546.1nm谱线在磁场作用下分裂为9条子谱线，其裂距相等 为：l .其中3条“线,6条&线.采纳加年夜磁场的方法使某些分 量错序，而且正好与相邻干涉序的另一些分量重叠(即错序观察 法)，
7、从而测得磁场强度B.学生姓名：刘惠文 学号：5502210039专业班级:应物101班 实验时间：教师编号：T017 成果：对同一干涉序分歧波长和的波长差关系为:其波数的关系为六、计算荷质比m :因为各子谱线裂距为2 l ,所以波数差丈1 L 1 B e =2 = 2 4n cm，则e2 x Av x 4兀cm = B=8兀 c x 0.2335(9 x)x 2d x Av四、实验内容1. 调节F-P标准具.2. 调整光路.3. 观察观察汞绿线546.1nm在加上磁场前后和不竭增年夜磁场时的干涉圆环的变动情况；转动偏振片确定哪些谱线是n成分，哪些是。成分；描述现象并加以理论说明.4. 在励磁电
8、流I=3A (B=1.2T)条件下调出塞曼分裂的n谱线，用 软件处置图片，测出e/m的值.学生姓名：刘惠文 学号：5502210039专业班级:应物101班 实验时间：教师编号：T017 成果:五、实验数据处置由实验测得数据知:=1.7710ic / kg所以百分误差ee1.771.761.76x100%=0.57%()(一)e 二 _xio0= (-) m理六、实验误差分析1. 实验仪器的精准度不高2.实验过程中画圈测圆的半径时,由于是目测的,招致无法精确七、实验总结及体会1.通过实验,是自己了解并掌握了塞满效应的基来源根基理.2.由该实验的把持,又学会了丈量荷质比的另一种方法.WPZIII型塞曼效应实验仪的基本的使用把持.未加磁场的曲线图兀曲线图b曲线图创作时间：二零二一年六月三十日
