高二物理競賽塞曼效應(yīng)課件

一、實驗事實1896年，荷蘭物理學(xué)家塞曼發(fā)現(xiàn)：若把光源放入磁場中，則一條譜線就會分裂成幾條，且分裂后的譜線成分是偏振的，這種現(xiàn)象稱為塞曼效應(yīng)。由于歷史的習(xí)慣分為正常塞曼效應(yīng)和反常塞曼效應(yīng)。1、

塞曼效應(yīng)光譜的分裂根源于其能級的分裂!一條譜線，在外磁場作用下分裂為三條，且彼此間隔相同，間隔值為L。這與正常Zeeman效應(yīng)的實驗結(jié)果完全一致。2.正常塞曼效應(yīng)對原子中初末態(tài)自旋均為零的譜線躍遷(單線系的譜線)S1=S2=0,g1

=g2

=1單線系的每一條譜線,在外磁場作用下的分裂：躍遷選擇定則：(ΔJz＝0，00除外)只有電子數(shù)目為偶數(shù)并形成單態(tài)的原子，才有正常塞曼效應(yīng)。例1

鎘原子的一條譜線(中發(fā)分裂，問(1)原譜線分為幾條？(2)相鄰譜線的間隔為)在外場多少？(3)是否為正常塞曼效應(yīng)？(4)畫出相應(yīng)的能級圖。解：，

，

，

，

，

，分裂出的譜線與原譜線波數(shù)差：是正常塞曼效應(yīng)格羅春圖步驟：計算兩能級的g值；E2能級等間隔的標(biāo)記在上能級水平線上(M2g2)；E1能級等間隔的標(biāo)記在下能級水平線上(M1g1)

；兩條水平線上的相同的M值一一對應(yīng)的躍遷，上下相對的Mg值相減；的躍遷，斜角位置的Mg值相減；把算得的M2g2-M1g1數(shù)值列在下一行，這些數(shù)值乘以L，就是裂開后每條譜線與原譜線的波數(shù)差借助格羅春圖計算波數(shù)的改變。210-1-2210-1-210-1-1-1-1000111MM2g2M1g1M2g2-M1g1格羅春圖:1D2——1P1對應(yīng)九種躍遷，三條譜線ν01D21P1643.nm8無磁場有磁場Cd6438?的正常塞曼效應(yīng)躍遷圖mjmjg-1-2-1-22

1

02

1

0-1-1101

0Lν03.反常塞曼效應(yīng)正常塞曼效應(yīng)，產(chǎn)生于S=0,g=1

的系統(tǒng)，此時不涉及自旋，所以經(jīng)典理論就可以對它作出解釋。在發(fā)現(xiàn)并解釋了正常塞曼效應(yīng)的同時，人們觀察到,一般情況下，光譜的分裂數(shù)目并不是三個，間隔也不相同。從1897年發(fā)現(xiàn)反常塞曼效應(yīng)，在長達(dá)三十年的時間內(nèi)，人們一直無法解釋它，直到電子自旋假設(shè)提出后，反常塞曼效應(yīng)才得到合理的解釋。3.反常塞曼效應(yīng)對于具有雙重或多重結(jié)構(gòu)的光譜線在磁場中的分裂情況躍遷選擇定則：(ΔJz＝0，00除外)例2

討論Na雙線：，在外場中的分裂解：2P1/22S1/2mj

1/2-1/2mj2g21/3-1/3mj1g11-1(

mj2g2-mj1g1

)-2/32/3-4/34/3借助格羅春圖計算波數(shù)的改變：分為4條，分裂譜線與原譜線波數(shù)差：2P3/22S1/2mj3/2

1/2-1/2-3/2mj2g26/32/3-2/3-6/3mj1g11-1-1/31/3-5/3-3/33/35/3分為6條，分裂譜線與原譜線波數(shù)差：3S3P不考慮自旋考慮自旋2S1/22P1/22P3/21/21/3-1/2-1/31/21-1/2-1mjg-1/2-2/3mj3/26/31/22/3-3/2-6/3在磁場中

58965890589658905893Na原子5890埃和5896埃雙線的塞曼效應(yīng)24/32/3能級間隔右旋圓偏振光右旋橢圓偏振光y

yx

z傳播方向

/2xE某時刻左旋