塞曼效應(yīng)實驗報告完整版

1、。南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：學(xué)號： 5502210039 專業(yè)班級： 應(yīng)物 101 班實驗時間：教師編號： T017成績：塞曼效應(yīng)一、實驗?zāi)康?觀察塞曼效應(yīng)現(xiàn)象，把實驗結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)行比較。2 學(xué)習(xí)觀測塞曼效應(yīng)的實驗方法。3 計算電子核質(zhì)比。二、實驗儀器WPZ 型塞曼效應(yīng)實驗儀三、實驗原理塞曼效應(yīng)：在外磁場作用下， 由于原子磁矩與磁場相互作用，使原子能級產(chǎn)生分裂。垂直于磁場觀察時，產(chǎn)生線偏振光（線和線）；平行于磁場觀察時，產(chǎn)生圓偏振光（左旋、右旋） 。按照半經(jīng)典模型，質(zhì)量為 m ，電量為 e 的電子繞原子核轉(zhuǎn)動，因此，原子具有一定的磁矩，它在外磁場 B 中會獲得一定的磁相互作用能 E ，

2、由于原子的磁矩 J 與總角動量 PJ 的關(guān)系為J g e PJ （1） 2m其中 g 為朗德因子，與原子中所有電子德軌道和自旋角動量如何耦合成整個原子態(tài)的角動量密切相關(guān)。因此，eEJ B cosgPJ B cos（2）其中 是磁矩與外加磁場的夾角。 又由于電子角動量空間取向的量子化， 這種磁相互作用能只能取有限個分立的值，且電子的磁矩與總角動量的方向相反，因此在外磁場方向上，PJ cosMh , M J , J 1, , J （3）2。1。南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：劉惠文學(xué)號：5502210039 專業(yè)班級： 應(yīng)物 101 班實驗時間：教師編號： T017成績：式中 h 是普朗克常量， J

3、 是電子的總角動量， M 是磁量子數(shù)。設(shè)： Bhe ，4 m稱為玻爾磁子，E0 為未加磁場時原子的能量，則原子在外在磁場中的總能量為EE0EE0MgB B （4）由于朗德因子 g 與原子中所有電子角動量的耦合有關(guān)，因此，不同的角動量耦合方式其表達(dá)式和數(shù)值完全不同。在LS 耦合的情況下，設(shè)原子中電子軌道運動和自旋運動的總磁矩、總角動量及其量子數(shù)分別為L、PL、 L和S、PS、S ，它們的關(guān)系為ee(L1)h, （ ）L2m PL2m L25ee(1) h, （ ）Sm PSmS S26設(shè) PJ 與 PL 和 PS 的夾角分別為LJ 和 SJ ，根據(jù)矢量合成原理，只要將二者在J 方向的投影相加即可

4、得到形如（1）式的總電子磁矩和總軌道角動量的關(guān)系：JL cosLJS cos SJe(PL cosLJ 2PS cosSJ )2me( PJ2PL2PS22 PJ2PL2PS2 ) （7）2m2PJ2PJPJ2PL2PS2e(12PJ2)2mPJge PJ2m其中朗德因子為g1J( J1)L(L1)S(S 1). （8）2J (J1)由（）式中可以看出，由于M 共有（ 2 J 1）個值，所以原子的這個能級在。2。南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：劉惠文學(xué)號：5502210039 專業(yè)班級： 應(yīng)物 101 班實驗時間：教師編號： T017成績：外磁場作用下將會分裂為 （ 2 J 1）個能級，相鄰兩能

5、級間隔為 gB B 。因為 g 由量子態(tài)決定，所以不同能級分裂的子能級間隔不同。設(shè)頻率為的譜線是由原子的上能級E2 躍遷到下能級 E1 所產(chǎn)生的，則hE2E1磁場中新譜線頻率變?yōu)?，則 h(E2E2 ) (E1E1 )E2E1(M 2 g2 M 1 g1 )eB頻率差為 h4 m ( M 2 g2M 1 g1 )eB (M 2 g 2M 1 g1 )L ，其中 L 為洛倫茲單用波數(shù)差表示為4 mcBe位， L 4 cm1. 線和 線：躍遷時 M 的選擇定則： MM2M1 0，1 ，當(dāng) M 0 時，垂直于磁場方向觀察時，產(chǎn)生的振動方向平行于磁場的線偏振光叫 線；平行于磁場觀察時 線成分不出現(xiàn)。當(dāng)

6、M 1 時，垂直于磁場方向觀察時，產(chǎn)生的振動方向垂直于磁場的線偏振光叫 線；平行于磁場觀察時，產(chǎn)生圓偏振光， M 1 ，偏振轉(zhuǎn)向是沿磁場方向前進(jìn)的螺旋轉(zhuǎn)動方向，磁場指向觀察者時，為左旋圓偏振光；M1，偏振轉(zhuǎn)向是沿磁場方向倒退的螺旋轉(zhuǎn)動方向，磁場指向觀察者時，為右旋圓偏振光。2.錯序觀察法：1L汞 546.1nm 譜線在磁場作用下分裂為9 條子譜線，其裂距相等為 2。其中 3 條 線， 6 條 線。采用加大磁場的方法使某些分量錯序，并且正好與相鄰干涉序的另一些分量重疊（即錯序觀察法） ，從而測得磁場強(qiáng)度 B 。3。南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：劉惠文學(xué)號：5502210039 專業(yè)班級： 應(yīng)物

7、101 班實驗時間：教師編號： T017成績：對同一干涉序不同波長和的波長差關(guān)系為：其波數(shù)的關(guān)系為vk 11 D'2kD2kvkD2k2d D2k 1e3.計算荷質(zhì)比 m ：1 L1 L1Bee因為各子譜線裂距為 2，所以波數(shù)差 2 24 cm ，則 m 24 cB 8 c 0.2335 9x 2d四、實驗內(nèi)容1. 調(diào)節(jié) F-P 標(biāo)準(zhǔn)具。2. 調(diào)整光路。3. 觀察觀察汞綠線 546.1nm 在加上磁場前后和不斷增大磁場時的干涉圓環(huán)的變化情況； 轉(zhuǎn)動偏振片確定哪些譜線是成份， 哪些是成份； 描述現(xiàn)象并加以理論說明。4. 在勵磁電流 I=3A（B=1.2T）條件下調(diào)出塞曼分裂的譜線， 用軟件處理圖片，測出 e/m 的值。4。南昌大學(xué)物理實驗報告學(xué)生姓名：劉惠文學(xué)號：5502210039 專業(yè)班級： 應(yīng)物 101 班實驗時間：教師編號： T017成績：五、實驗數(shù)據(jù)處理由實驗測得數(shù)據(jù)知：e測 =1.77c/ kgme測e理1.771.76所以百分誤差 Emme100=100 =0.571.76理m。5。六、實驗誤差分析1. 實驗儀器的精準(zhǔn)度不高2. 實驗過程中畫圈測圓的半徑時，由于是目測的，導(dǎo)致無法精確3. 實驗過程中有部分光線的干擾等等七、實驗總結(jié)及體會1. 通過實驗，是自己了解并掌握了塞滿效應(yīng)的基本原理。2. 由該實驗的操作，又