塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (2)

1、塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告04級11系姓名：徐文松學(xué)號：PB04210414日期：2006.04.28實(shí)驗(yàn)名稱塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察Hg(546.lnm)譜線在磁場中的分裂情況，學(xué)習(xí)塞曼效應(yīng)的現(xiàn)象和原理。實(shí)驗(yàn)原理1. 譜線在磁場中的能級分裂將光源置于足夠強(qiáng)的磁場中是，由于磁場的作用，光譜將發(fā)生分裂，一條譜線將分裂成幾條譜線，這種現(xiàn)彖稱為塞曼效應(yīng)。光譜分裂的波數(shù)差滿足Acr=(M2g2-M1)L其中L稱為洛倫茲單位，厶=3x46.7尸廠1塞曼躍遷的選擇定則為：AM=0,為Ji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上才能觀察到；A/W=±l,為c成分，垂直于磁場觀察時為振動垂直于

2、磁場的線偏振光，沿磁場正向觀察時，為圓偏振光。以汞的546.1mn譜線為例，說明譜線分裂情況。如圖一，546.1nm條譜線在磁場中分裂成九條線，垂直于磁場觀察，中間三條譜線為兀成分，兩邊各三條譜線為。成分；沿著磁場方向觀察，兀成分不出現(xiàn)，對應(yīng)的六條。線分別為右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。分裂后的譜線與原譜線的波數(shù)差=厶=B。4刃必用成分C成分PR-Hu誥統(tǒng)在磁場中的分裂2觀察塞曼分裂的方法®>CIP31/4波片濾光片偏振片d透玻K透鏡塞曼分裂的波長差很小，要觀察如此小的波長差，需采用高分辨率的儀器：法布里-玻羅標(biāo)準(zhǔn)具，光路圖如右：一般情況下標(biāo)準(zhǔn)具反射膜間是空氣介質(zhì)，"2

3、1,因此，干涉極人值為2c/cos&=KaA（7=定義為標(biāo)若入射光的波長在準(zhǔn)具的自由光譜范I韋I。它表明在給定間隔圈厚度d的標(biāo)準(zhǔn)具中,幾/1+ZU之間（或波數(shù)在bb+Ab之間），所產(chǎn)生的干涉圓壞不重疊。當(dāng)兩條譜線剛好重疊時，裂距山因此此時B=Tm2dxnx46.7實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 調(diào)節(jié)光路共軸調(diào)節(jié)兩個透鏡的位置使成像最清晰，并調(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，圓壞中心沒有吞吐現(xiàn)彖。2. 用間隔圈厚度d=2mm的F-P標(biāo)準(zhǔn)具觀察Hg546.1mn譜線的塞曼分裂（1）在垂直于磁場方向觀察，改變偏振片光軸方向可以

4、看到兀成分有時出現(xiàn)，有時消失，而。成分始終存在。（2）平行于磁場方向觀察，沿磁場方向觀察。線，能通過偏振片與4波片鑒別左旋4圓偏振光和右旋圓偏振光，這將在實(shí)驗(yàn)思考題3中詳細(xì)討論。3. 用間隔圈厚度d=5mm的F-P標(biāo)準(zhǔn)具觀察Hg546.1mn譜線的塞曼分裂勵磁電流調(diào)至最小值，緩慢増加勵磁電流，觀察第K級圓壞與第（K-1）級圓壞的重疊或交叉現(xiàn)彖（主要觀察。成分的重疊或交叉）?，F(xiàn)象電流（A）磁場強(qiáng)度（KGs）1111111.125.81111'11111111111.326.71'111'1111111111.567.8'1111111IIIIII2.139.211

5、111丨丨丨丨丨丨33611.211111B=Tm=kGsm2dxnx46.72dxnx4.67又d=4.995inin再根據(jù)圖一町得n，所以有現(xiàn)象11磁場強(qiáng)度理論值（KGs）1111|45.3611111111111111113.56.12'11丨11丨1111111137.14*1111111|丨丨|丨12.58.5711111丨丨丨丨丨1210.721111理論值與實(shí)驗(yàn)測得的值比較接近，但也存在較人誤差，分析原因如下：1. 實(shí)驗(yàn)中所測位置的磁場強(qiáng)度與光源處的磁場強(qiáng)度有所不同，從實(shí)驗(yàn)測得的值均偏大于理論值，猜測實(shí)驗(yàn)中所測位置的磁場強(qiáng)度人于光源處的磁場強(qiáng)度；2. 出現(xiàn)以上5種現(xiàn)彖的準(zhǔn)

6、確位置不易判斷，在比較人一個電流范圍內(nèi)觀察，均出現(xiàn)了重合現(xiàn)彖，靠肉眼不能分辨何時為恰好重合。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：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，圓壞中心沒有吞吐現(xiàn)彖，即說明F-P標(biāo)準(zhǔn)具的兩反射面是否嚴(yán)格平行。若眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來，根據(jù)公式2dcos&=K/l可得，K增人，相應(yīng)d增人，因此該方向F-P標(biāo)準(zhǔn)具的兩反射面距離較人，應(yīng)調(diào)小該方向距離或調(diào)大相反方向距離。3. 沿著磁場方向觀察，AM=+1和酗=-1的躍遷各產(chǎn)生哪種圓偏振光？試用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖說明之。答：AM=+1為右旋圓偏振光，AM=-1為左旋圓偏振光。先討論如何通過偏振片與4波片鑒別左旋圓偏振光和右旋圓偏振光4先讓光通過仝波片（設(shè)波片快軸位于水平方向）此時左旋圓偏振光和右旋圓偏振4光均會變成線偏振光，但偏