塞曼效應(yīng)的歷史旅程綜述

塞曼效應(yīng)的歷史旅程1896的光源置于足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)作用于發(fā)光體使光譜發(fā)生變化，一條譜線即會(huì)分裂成幾條偏振化的譜線，這種現(xiàn)象稱為塞曼效應(yīng)。塞曼效應(yīng)是法拉第磁效致旋光效應(yīng)之后發(fā)現(xiàn)的又一個(gè)磁光效應(yīng)。這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是對(duì)光X射線之后物理學(xué)最重要的發(fā)現(xiàn)之一。1902年，塞曼與洛侖茲因這一發(fā)現(xiàn)共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（光的效應(yīng)所作的特殊貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞：塞曼效應(yīng) 光譜分裂磁場(chǎng)塞曼效應(yīng)（Zeemaneffect）是原子的光譜線在外磁場(chǎng)中出現(xiàn)分裂的現(xiàn)象。塞曼效應(yīng)是1896磁場(chǎng)發(fā)生了分裂。隨后洛侖茲3184518751920體的磁場(chǎng)。<塞曼效應(yīng)前后之論文或?qū)嶒?yàn)>1845年法拉第：將平面偏振光通過強(qiáng)磁場(chǎng)作用下的玻璃，發(fā)現(xiàn)光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)后來(lái)進(jìn)一步確定這是許多物質(zhì)具有的普通性質(zhì)。1875年 克爾電光效應(yīng)：克爾發(fā)現(xiàn)玻璃片在強(qiáng)電場(chǎng)下對(duì)光有雙折射的作用。1876年克爾磁光效應(yīng)：平面偏振光垂直射在電磁鐵的磨光電極上時(shí)，反射得到的光變?yōu)闄E圓偏振光。1897年美國(guó)的曼克爾遜：用他自己發(fā)明的干涉儀觀察到光譜線在磁場(chǎng)中分裂為二重線。后來(lái)曼克爾遜又發(fā)明了分辨更高的階梯光柵（在1899年），獲得了更精細(xì)的結(jié)果。1898年英國(guó)人普列斯頓緊接著對(duì)塞曼效應(yīng)做了深入的研究工作。他發(fā)表的論文中詳細(xì)說(shuō)明了各種磁滯分裂圖像，并且指出洛倫茲理論不能完全解釋塞曼效應(yīng)。又進(jìn)一步對(duì)一些元素的塞曼圖像進(jìn)行比較。而得出普列斯頓定律：同一類型的譜系，塞曼圖像具有同樣的特征?！贿@條定律對(duì)光譜分析有重要意義，因?yàn)橛纱丝梢耘卸ㄗV線的歸屬。1907年同的規(guī)律。

德國(guó)人龍格發(fā)表論文：龍格列舉了大量數(shù)據(jù)，說(shuō)明磁滯分裂之間存在某種共1912重分裂。

帕邢－拜克效應(yīng)：帕邢和拜克發(fā)現(xiàn)在極強(qiáng)磁場(chǎng)中，反常塞曼效應(yīng)又表現(xiàn)為三1921年 德國(guó)杜寶根大學(xué)教授朗德發(fā)表題為：『論反常塞曼效益應(yīng)』的論文，他引進(jìn)一因子「g」代表原子能級(jí)在磁場(chǎng)作用下的能量改變比值，這一因子只與能級(jí)的量子數(shù)有關(guān)1925概念。1926

烏倫貝克與哥德斯密特『為了解釋塞曼效應(yīng)和復(fù)雜譜線』提出了電子自旋的s由此可見，反常塞曼效應(yīng)的研究推動(dòng)了量子理論的發(fā)展。<塞曼效應(yīng)原理>磁矩在外磁場(chǎng)中受到的作用原子總磁矩 在外磁場(chǎng)中受到力矩的作用其效果是磁矩繞磁場(chǎng)方向旋進(jìn)，也就是總角動(dòng)量（）繞磁場(chǎng)方向旋進(jìn)。PJP磁矩 在外磁場(chǎng)中的磁能由于或 在磁場(chǎng)中的取向量子化，所以其在磁場(chǎng)方向分量也量子化：∴原子受磁場(chǎng)作用而旋進(jìn)引起的附加能量M為磁量子數(shù)g為朗道因子，表征原子總磁矩和總角動(dòng)量的關(guān)系，g隨耦合類型不同（LS耦合和jj耦合）有兩種解法。在LS耦合下：其中：L為總軌道角動(dòng)量量子數(shù)S為總自旋角動(dòng)量量子數(shù)J為總角動(dòng)量量子數(shù)MJ，J-1，J-2J（2J+1）ΔE有(2J+1)個(gè)可能值。無(wú)外磁場(chǎng)時(shí)的一個(gè)能級(jí)，在外磁場(chǎng)作用下將分裂成（2J+1）個(gè)能級(jí)，其分裂的能級(jí)是等間隔的，且能級(jí)間隔<塞曼分裂譜線與原譜線關(guān)系>基本出發(fā)點(diǎn)：∴分裂后譜線與原譜線頻率差由于為方便起見，常表示為波數(shù)差定義 稱為洛侖茲單位<塞曼分裂譜線的偏振特征>一、塞曼躍遷的選擇定則為：ΔM=0π成份（π型偏振）是振動(dòng)方向平行于磁場(chǎng)的線偏振光，只有在垂直于磁場(chǎng)方向才能觀察到，平行于磁場(chǎng)方向觀察不到；但當(dāng)ΔJ=0M1=0的躍遷被禁止。ΔM=±1σ成份，σ型偏振垂直于磁場(chǎng)，觀察時(shí)為振動(dòng)垂直于磁場(chǎng)的線偏振光。平行于磁場(chǎng)觀察時(shí)，其偏振性與磁場(chǎng)方向及觀察方向都有關(guān)：沿磁場(chǎng)正向觀察（即磁場(chǎng)方向離開觀察者： =1為右旋圓偏振（σ+偏振=-1為左旋圓偏振光（σ偏振；也即，磁場(chǎng)指向觀察者時(shí)：⊙ M=+1為左旋圓偏振光，ΔM=-1為右旋圓偏振光。二、分析的總思路和總原則：原子在磁場(chǎng)方向角動(dòng)量為∴在磁場(chǎng)指向觀察者時(shí)：⊙，當(dāng)ΔM=+1時(shí)，光子角動(dòng)量為 ，與同向，電磁波電ΔM-1向，電磁波電矢量繞順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在光學(xué)上稱為右旋圓偏振光。例：Hg5461?譜線，{6S7S}3S1→{6S6P}3P2能級(jí)躍遷產(chǎn)生分裂后，相鄰兩譜線的波數(shù)差<實(shí)驗(yàn)方法>一、觀察塞曼分裂的方法

與 反塞曼分裂的波長(zhǎng)差很小由于法布里—珀羅標(biāo)準(zhǔn)器（F—P標(biāo)準(zhǔn)具。F—P高反射系數(shù)的薄膜。兩平行的鍍銀平面的間隔是由某些熱膨脹系數(shù)很小的材料做成的環(huán)固定起來(lái)。若兩平行的鍍銀平面的間隔不可以改變，則稱該儀器為法布里—珀羅干涉儀。標(biāo)準(zhǔn)具在空氣中使用時(shí)，干涉方程（干涉極大值）為標(biāo)準(zhǔn)具有兩個(gè)特征參量自由光譜范圍和分辨本領(lǐng)。二、自由光譜范圍的物理意義：表明在給定間隔圈原度為d的標(biāo)準(zhǔn)具中，若入射光的波長(zhǎng)在λ～λ+Δλ間（或波數(shù)在間）所產(chǎn)生的干涉圓環(huán)不重疊，若被研究的譜線波長(zhǎng)差大于自由光譜范圍，兩套花紋之間就要發(fā)生重疊或錯(cuò)級(jí)，給分析帶來(lái)困難，因此在使用標(biāo)準(zhǔn)具時(shí)，應(yīng)根據(jù)被研究對(duì)象的光譜波長(zhǎng)范圍來(lái)確定間隔圈的厚度。三、分辨本領(lǐng)（ ）對(duì)于F—P標(biāo)準(zhǔn)具N為精細(xì)度，兩相鄰干涉級(jí)間能夠分辨的最大