rona-塞曼效应

1、塞曼效应11系05级姓名：骆涛学号：PB062102881、 实验目的研究塞曼分裂谱的特征，学习应用塞曼效应测量电子的荷质比和研究原子能级结构的 方法。2、 实验原理1 .谱线在磁场中的能级分裂旋进所引起的附加能量为E Mg bB 朗德因子g表征原子的总磁矩和总角动量的关系，定义为g 1 J(J1)S(S 1)2J(J 1)磁量子数M只能取J, J-1 , J-2 ,，-J ,即 E有(2J+1)个可能值。2 .能级E 1和E2之间的跃迁产生频率为 v的光，表示为波数差的形式11(M2g2 M1g1)LL B 46.7m T塞曼跃迁的选择定则为：M 0,为兀成为，是振动方向平行于磁场的线偏振光

2、，只在垂直于磁场的方向上才能观察到，平行于磁场的方向上观察不到，但当J 0时,M2 0到M 1 0的跃迁被禁止；M 1 ,为b成分，垂直于磁场观察时为振动垂直于磁场的线偏振光，沿磁场正向观察时，M1为右旋圆偏振光，M1为左旋圆偏振光。3.对F-P标准具，和 Hg546.1nm的谱线的一些简单介绍图。1.1- I FIg(546 J nm)旌曝在檄场中的分裂对于F-P标准具的介绍请见纸质预习报告3、 实验内容及现象分析1 .调节光路共轴f5 2.Ul-4甯曼效应实验装置图仔细调节F-P标准具到最佳分辨状态，即要求两个镀膜面完全平行。此时用眼睛直接观察F-P标准具，当眼睛上、下、左、右移动时，圆环

3、中心没有吞吐现象。2 .垂直于磁场方向观察塞曼分裂a、点燃汞灯，调节实验装置共轴，用d=2mm勺标准具调节其处于最佳分辨状态。b、将电磁铁电流调至1.4A观察546.1nm谱线的塞曼分裂。 再用偏振片区分成分和兀成分。（对应 M 1, M 0的跃迁）实验现象：当偏振方向垂直于磁场方向时，只有中央三环消失，两边各有三环出现；当偏振方向平行于磁场方向时，只有中央三环出现，两边各有三环消失。分析：按照实验原理中对 Hg546.1nm的谱线的一些简单介绍可知，中央三环为兀成分，两边 六环为 成分。由谱线在磁场中的能级分裂遵循塞曼跃迁的选择定则可知，当M =0 （即偏振方向平行于磁场方向）时，对应的塞曼

4、分裂谱线为成分，是振动方向平行于磁场的线偏振光，只在垂直于磁场的方向才能观察得到；M 1 （即偏振方向垂直于磁场方向）时，对应塞曼分裂谱线为成分，垂直磁场观察时为振动方向垂直于磁场的线偏振光。可见，理论与实验现象相吻合。3 .平行于磁场方向观察塞曼分裂（迎着磁场方向）将电磁铁电流调至1.4安，观察546.1nm谱线的塞曼分裂，用偏振片和四分之一玻片鉴别同一干涉级内，外环和内环各对应那种跃迁（M 1和 M 0）实际操作时为了能够更清晰地观察到谱线出现的情况，加大了电流的值。实验现象：当偏振方向在一、三象限时，只有外环出现；当偏振方向在二、四象限时，只有内环出现；分析：成分（正负）的谱线的振动方向

5、相互垂直，在 +45度（第一象限）的偏振方向与 +成分的谱线的振动方向一致，而与-成分的谱线振动方向垂直，因此观测到三条谱线；同理，在-45度（第四象限）方向上观测到三条谱线；而在他们之间则可观测到六条谱线。这也就是内外环交替消失的原因。4、 思考题1 .如何鉴别F-P标准具的两反射面是否严格平行，如发现不平行应该如何调节？例如， 当眼睛向某方向移动，观察到干涉纹从中心冒出来，应如何调节？答：实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P标准具的两反射面基本平行了，当发现不平衡时，利用标准具上的三个旋钮来调节水平。如果当眼睛向某方向移动，观察到干涉纹从中心冒出来时，由干涉公式2d cos k可得：该处的等倾干涉条纹所对应的厚度较大，此时应调节旋扭减小厚度；相反，若干涉条纹有吞现象，则条纹的级 数在减小，那么该处的等倾条纹对应的厚度较小，此时应调节旋扭增加厚度；最后直至干 涉条纹稳定，无吞吐现象发生。也可先向某一方向调节旋钮，若吞吐现象更为明显，则向反方向调节即可。2 .沿着磁场方向观察，M 1和 M1的跃迁各产生哪种圆偏振光？试用实验现象说明之。答：沿着磁场方向观测时，M =+1为右旋圆偏振光，M =-1