塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理1、磁矩在外磁場中受到的作用(1)原子總磁矩在外磁場中受到力矩的作用：其效果是磁矩繞磁場方向旋進(jìn)，也就是總角動量（pj）繞磁場方向旋進(jìn)。(2)磁矩在外磁場中的磁能：由于或在磁場中的取向量子化，所以其在磁場方向分量也量子化： 原子受磁場作用而旋進(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：2、塞曼分裂譜線與原譜線關(guān)系：(1) 基本出發(fā)點(diǎn)：分裂后譜線與原譜線頻率差由于定義為洛侖茲單位：3、譜線的偏振特征：塞曼躍遷的選擇定則為：m=0 時(shí)為成份（型偏振）是振動方向平行于磁場的線偏振光，只有

2、在垂直于磁場方向才能觀察到，平行于磁場方向觀察不到；但當(dāng)j=0時(shí)，m2=0到m1=0的躍遷被禁止。當(dāng)m=1時(shí)，為成份，型偏振垂直于磁場，觀察時(shí)為振動垂直于磁場的線偏振光。平行于磁場觀察時(shí)，其偏振性與磁場方向及觀察方向都有關(guān)：沿磁場正向觀察時(shí)（即磁場方向離開觀察者：u）m= +1為右旋圓偏振光（+偏振）m= -1為左旋圓偏振光（-偏振）也即，磁場指向觀察者時(shí)：m= +1為左旋圓偏振光m= -1為右旋圓偏振光分析的總思路和總原則:在輻射的過程中，原子和發(fā)出的光子作為整體的角動量是守恒的。原子在磁場方向角動量為在磁場指向觀察者時(shí)：b當(dāng)m= +1時(shí)，光子角動量為，與同向電磁波電矢量繞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，在

3、光學(xué)上稱為左旋圓偏振光。m= -1時(shí)，光子角動量為，與反向電磁波電矢量繞順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，在光學(xué)上稱為右旋圓偏振光。標(biāo)準(zhǔn)具在空氣中使用時(shí)，干涉方程（干涉極大值）為 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.分析在垂直于磁場與平行于磁場方向觀察hg 546.1nm譜線在磁場中的分裂，區(qū)分，+，-譜線，并確定磁場方向。 2.設(shè)計(jì)方案，選用合適的fp標(biāo)準(zhǔn)具和改變磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，驗(yàn)證塞曼分裂的裂距與磁感應(yīng)強(qiáng)度b的關(guān)系。 3.設(shè)計(jì)方案用塞曼分裂的波數(shù)差計(jì)算電子的荷質(zhì)比。 4.討論塞曼效應(yīng)研究原子內(nèi)部能級結(jié)構(gòu)的方法和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)儀器f-p標(biāo)準(zhǔn)、汞燈、棱鏡攝譜儀、毫特斯拉計(jì)、濾波片、1/4波片、線偏振片、凸透鏡、實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)處理譜線讀數(shù)1讀

4、數(shù)2讀數(shù)3讀數(shù)4讀數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)譜線（左右兩條）71.825071.834571.818271.832071.8274279.910079.916879.920079.920079.91670無磁場時(shí)待測譜線76.825876.8304076.827876.833076.82920在磁場中的分裂待測譜線（從左至右）76.607376.626076.601076.620876.6137876.677576.673076.677176.689076.6791576.782276.783076.776076.777076.7795576.897176.910476.879276.908076.8986

5、877.018077.006577.008077.008077.0101277.057277.063077.055177.065577.06020表格 1各譜線位置在阿貝比長儀下的讀數(shù)5.2由得到的各譜線的位置運(yùn)用內(nèi)插法計(jì)算各譜線的波長計(jì)算各譜線運(yùn)用內(nèi)插法，即公式（13），為了計(jì)算方便，將其寫成以下形式：（14）在公式（14）中，、和分別表示波長為、和的譜線的位置。計(jì)算結(jié)果見表格3：譜線譜線位置波長實(shí)驗(yàn)測得值備注標(biāo)準(zhǔn)譜線（左右兩條）71.827424367.5811已知79.916704352.7371無磁場時(shí)待測譜線76.829254358.40264波長實(shí)驗(yàn)測得值由內(nèi)插法公式（14）得出。

6、在磁場中的分裂待測譜線（從左至右）76.613784358.7980476.679154358.6780876.779554358.4938476.898684358.2752477.010124358.0707377.060204357.97884表格 2用內(nèi)插法計(jì)算各譜線的波長5.3由已測得的在磁場中的分裂光譜線估算磁感應(yīng)強(qiáng)度，見表格4：在磁場中的分裂譜線波長與無磁場時(shí)譜線的理論波數(shù)差洛倫茲單位的計(jì)算值計(jì)算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度值備注4358.798041.040672.23無磁場時(shí)譜線的波長已測得是4358.40264；磁感應(yīng)強(qiáng)度由公式（12）計(jì)算得出4358.678080.9666042.074358.493840.9602052.064358.275241.341362.874358.070731.164952.494357.978841.115622.39表格 3磁感應(yīng)強(qiáng)度的估算取其平均值為對磁感應(yīng)強(qiáng)度的估測值，即，而實(shí)際所加磁感應(yīng)強(qiáng)度為，相對誤差為。誤差分析：1）實(shí)驗(yàn)室給出的磁感應(yīng)強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)儀器得到的實(shí)際磁場有差異，即并不嚴(yán)格等于；2）用阿貝比長儀測量譜線位置時(shí)，由于譜