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塞 曼 效 应荷兰物理学家塞曼（Pieter Zeeman）用实验发现钠的两根黄色的谱线D1（5896）和D2（5890）在强磁场中被分裂的现象，并且根据谱线分裂的波长差及洛仑兹电磁理论计算出带电粒子的荷质比。这一比值与几个月前汤姆生(J. J. Thomson)用电磁方法测出的值有相同的数量级1011库仑/千克，实验又一次有力论证了电子的存在。【实验目的】1. 掌握法布里珀罗标准具和特斯拉测量仪的使用方法。2. 用塞曼效应测量电子荷质比，并与标准值比较。【实验原理】一、塞曼效应描述当光源放在足够强外磁场中时，光源发射的一条光谱线被分裂成多条光谱线的现象称为塞曼效应，塞曼效应说明原子具有磁距，其空间取向是量子化的。在磁场中，原子磁距受到磁场作用，使原子在原来能级上获得一附加能量，由于磁距在磁场中取向不同，故附加的能量也不同，因而一条光谱分裂成若干成份。由量子化理论可以证明，原子的磁矩在外场中引起的附加能量为： （1）式中为电子荷质比，h为普朗克常数，M为磁量子数，g为朗德Lande因子令 称为玻尔磁子， ，则（1）式为以低压汞灯为光源，谱线5461是从能级（6s7s）既迁到（6s7s）时产生的，其量子数和朗德因子见表1和表2。表1（磁量子数）上能级下能级L 0S 1 11J 1g 223/2M 1 0 -1Mg 2 0 -22 1 0 -13 3/20 -3/2 -3表2（朗德因子）2 0 2 3 3/2 0 -3/2 -3裂距23/211/20-1/2-1-3/2-2偏振态外磁场作用下，能级和谱线的分裂如图1，设某一光谱线是由能级E2跃迁至E1而产生的，则其谱线的频率与能级有如下关系：在外磁场中，上下能级发生分裂产生的附加能量分别为和，令新谱线的频率为，则有 分裂谱线的频率差为： 代入（1）式，并将频率换成波长，得： （2）令 为裂距单位，并称为洛仑兹单位。实验表明，原子发光遵从如下选择定则 或1它与光的偏振有关，如以矢量方向表示光传播方向，那末分别从平行和垂直于外磁场方向观察谱线，结果为表3所列表3选择定则无光直线偏振光（）左旋圆偏振光直线偏振光左旋圆偏振光直线偏振光从图1（a）中看到，由于选择定则的限制，汞灯5461谱线在磁场中分裂为9条彼此靠近的谱线，在图1(b)中以线的长短表示谱线强度，相邻谱线间的间隔（裂距）为1/2洛仑兹单位，设，B=1T，则相邻谱线波长差为实验装置】型塞曼效应用2mm间隔的标准具，并用滤光片把汞灯笔中光谱线选出，在磁场中进行分裂，再用摄象装置记录，将分裂光谱经标准具多光束干涉，形成明锐的干涉环传送到计算机中，采用智能软件进行处理，整套仪器如图
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