rona-塞曼效應(yīng)

1、塞曼效應(yīng)11系05級姓名：駱濤學(xué)號：PB062102881、 實驗?zāi)康难芯咳至炎V的特征，學(xué)習(xí)應(yīng)用塞曼效應(yīng)測量電子的荷質(zhì)比和研究原子能級結(jié)構(gòu)的 方法。2、 實驗原理1 .譜線在磁場中的能級分裂旋進(jìn)所引起的附加能量為E Mg bB 朗德因子g表征原子的總磁矩和總角動量的關(guān)系，定義為g 1 J(J1)S(S 1)2J(J 1)磁量子數(shù)M只能取J, J-1 , J-2 ,，-J ,即 E有(2J+1)個可能值。2 .能級E 1和E2之間的躍遷產(chǎn)生頻率為 v的光，表示為波數(shù)差的形式11(M2g2 M1g1)LL B 46.7m T塞曼躍遷的選擇定則為：M 0,為兀成為，是振動方向平行于磁場的線偏振光

2、，只在垂直于磁場的方向上才能觀察到，平行于磁場的方向上觀察不到，但當(dāng)J 0時,M2 0到M 1 0的躍遷被禁止；M 1 ,為b成分，垂直于磁場觀察時為振動垂直于磁場的線偏振光，沿磁場正向觀察時，M1為右旋圓偏振光，M1為左旋圓偏振光。3.對F-P標(biāo)準(zhǔn)具，和 Hg546.1nm的譜線的一些簡單介紹圖。1.1- I FIg(546 J nm)旌曝在檄場中的分裂對于F-P標(biāo)準(zhǔn)具的介紹請見紙質(zhì)預(yù)習(xí)報告3、 實驗內(nèi)容及現(xiàn)象分析1 .調(diào)節(jié)光路共軸f5 2.Ul-4甯曼效應(yīng)實驗裝置圖仔細(xì)調(diào)節(jié)F-P標(biāo)準(zhǔn)具到最佳分辨狀態(tài)，即要求兩個鍍膜面完全平行。此時用眼睛直接觀察F-P標(biāo)準(zhǔn)具，當(dāng)眼睛上、下、左、右移動時，圓環(huán)

3、中心沒有吞吐現(xiàn)象。2 .垂直于磁場方向觀察塞曼分裂a(bǔ)、點(diǎn)燃汞燈，調(diào)節(jié)實驗裝置共軸，用d=2mm勺標(biāo)準(zhǔn)具調(diào)節(jié)其處于最佳分辨狀態(tài)。b、將電磁鐵電流調(diào)至1.4A觀察546.1nm譜線的塞曼分裂。 再用偏振片區(qū)分成分和兀成分。（對應(yīng) M 1, M 0的躍遷）實驗現(xiàn)象：當(dāng)偏振方向垂直于磁場方向時，只有中央三環(huán)消失，兩邊各有三環(huán)出現(xiàn)；當(dāng)偏振方向平行于磁場方向時，只有中央三環(huán)出現(xiàn)，兩邊各有三環(huán)消失。分析：按照實驗原理中對 Hg546.1nm的譜線的一些簡單介紹可知，中央三環(huán)為兀成分，兩邊 六環(huán)為 成分。由譜線在磁場中的能級分裂遵循塞曼躍遷的選擇定則可知，當(dāng)M =0 （即偏振方向平行于磁場方向）時，對應(yīng)的塞曼

4、分裂譜線為成分，是振動方向平行于磁場的線偏振光，只在垂直于磁場的方向才能觀察得到；M 1 （即偏振方向垂直于磁場方向）時，對應(yīng)塞曼分裂譜線為成分，垂直磁場觀察時為振動方向垂直于磁場的線偏振光。可見，理論與實驗現(xiàn)象相吻合。3 .平行于磁場方向觀察塞曼分裂（迎著磁場方向）將電磁鐵電流調(diào)至1.4安，觀察546.1nm譜線的塞曼分裂，用偏振片和四分之一玻片鑒別同一干涉級內(nèi)，外環(huán)和內(nèi)環(huán)各對應(yīng)那種躍遷（M 1和 M 0）實際操作時為了能夠更清晰地觀察到譜線出現(xiàn)的情況，加大了電流的值。實驗現(xiàn)象：當(dāng)偏振方向在一、三象限時，只有外環(huán)出現(xiàn)；當(dāng)偏振方向在二、四象限時，只有內(nèi)環(huán)出現(xiàn)；分析：成分（正負(fù)）的譜線的振動方向

5、相互垂直，在 +45度（第一象限）的偏振方向與 +成分的譜線的振動方向一致，而與-成分的譜線振動方向垂直，因此觀測到三條譜線；同理，在-45度（第四象限）方向上觀測到三條譜線；而在他們之間則可觀測到六條譜線。這也就是內(nèi)外環(huán)交替消失的原因。4、 思考題1 .如何鑒別F-P標(biāo)準(zhǔn)具的兩反射面是否嚴(yán)格平行，如發(fā)現(xiàn)不平行應(yīng)該如何調(diào)節(jié)？例如， 當(dāng)眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？答：實驗時當(dāng)眼睛上下左右移動時候，圓環(huán)無吞吐現(xiàn)象時說明F-P標(biāo)準(zhǔn)具的兩反射面基本平行了，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不平衡時，利用標(biāo)準(zhǔn)具上的三個旋鈕來調(diào)節(jié)水平。如果當(dāng)眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來時，由干涉公式2d cos k可得：該處的等傾干涉條紋所對應(yīng)的厚度較大，此時應(yīng)調(diào)節(jié)旋扭減小厚度；相反，若干涉條紋有吞現(xiàn)象，則條紋的級 數(shù)在減小，那么該處的等傾條紋對應(yīng)的厚度較小，此時應(yīng)調(diào)節(jié)旋扭增加厚度；最后直至干 涉條紋穩(wěn)定，無吞吐現(xiàn)象發(fā)生。也可先向某一方向調(diào)節(jié)旋鈕，若吞吐現(xiàn)象更為明顯，則向反方向調(diào)節(jié)即可。2 .沿著磁場方向觀察，M 1和 M1的躍遷各產(chǎn)生哪種圓偏振光？試用實驗現(xiàn)象說明之。答：沿著磁場方向觀測時，M =+1為右旋圓偏振光，M =-1