近代物理实验塞曼效应PPT课件

.,1,塞曼效应预习报告,.,2,目录,一、背景知识；二、实验目的；三、实验原理；四、实验装置；五、实验内容。,.,3,背景知识,1896年，荷兰著名的物理学家塞曼Zeeman将光源置于强磁场中，研究磁场对谱线的影响发现：原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分为偏振。塞曼效应实验与斯特恩-盖拉赫实验还有碱金属光谱双线一样有力证明了电子具有自旋，能级的分裂是由于电子轨道磁矩与自旋磁矩相互作用的结果。通过Zeeman效应实验，可由能级分裂的个数知道能级的J值，由能级的裂距可知g因子；如果原子遵从LS耦合，则可由g值判断该能级的L和S值。,.,4,实验目的,一、深入理解塞曼效应的理论原理；二、复习并熟悉标准具的原理及使用；三、通过实验来观察塞曼分裂的现象，并测量波数差及电子的荷质比。,.,5,实验原理,一、谱线在磁场中的分裂：有磁场B时能级E发生分裂，附加能量；无磁场时电子跃迁，产生谱线有磁场时电子跃迁，产生新谱线此时，频率变化为相应的波束差为,.,6,本实验研究汞546.1nm的塞曼分裂。汞绿线546.1nm是跃迁，两能级的M值为和塞曼效应的选择定则是故在外磁场作用下，546.1nm线的分裂情况可由下图显示，即,.,7,其中对应的线与原谱线相同，各相邻的分裂谱线波数差是L/2。当时，产生3条线。沿垂直磁场方向观测，线为振动方向平行于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测不到线。当时，产生6条线。沿垂直磁场方向观测，线为振动方向垂直于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测，线为圆偏振光。,.,8,二、用标准具测量波数差：法布里-波罗标准具的分辨本领可达，故常用标准具来观测塞曼效应。但由于标准具的自由光谱区很小，通常要选用常规光谱仪分出一条条光谱线后，再用标准具进一步分光。在法布里-波罗标准具的投射光中，相邻两光束的光程差为，在空气中n=1，所以当光程差等于波长的整数倍时，形成干涉环，即对于k极干涉环，满足,.,9,对同一波长光产生的相邻两级k和k-1线，干涉条纹直径平方之差表示为对同一级不同波长和的波长差用波数差表示为此式就是实验中用以计算波数差的公式。,.,10,实验装置,实验装置由磁场、光源、分光系统和观测系统等四大部分组成。其中O为光源；、为透镜；P为偏振片；F为干涉滤光片；F-P为标准具；1为磁场；2为激磁电源。,.,11,实验内容,（一）调整光路，观察塞曼现象点亮汞灯。把透镜置于光源和标准具之间适当的位置，让光充满标准具。由于标准具前已放置滤光片，水银光谱的其他成分已被滤除。调节标准具。若标准具两反射面不平行，则眼睛在垂直于光轴的平行平面内上、下、左、右移动时，将会看到干涉环的缩冒现象，这时需调节标准具的三个调节旋钮。在标准具后安置透镜和目镜，调节两者的相对位置以看清各干涉环。注意整个光学系统应共轴，否则视场不够明亮。调节目镜位置使目镜叉丝大体与干涉环直径重合。开启稳压电源电流为一定值，可看到干涉环。未加磁场时的一个干涉环在磁场中分裂成9条干涉环，其中3条为成分，取相邻两级次的成分进行测量，如图3-5-6所示。,.,12,（二）测量并计算波长差式中为同一干涉级相邻两干