塞曼效应实验的汇报材料完整版

1、某某大学物理实验报告学生某某：学号：5502210039专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：塞曼效应一、实验目的1 观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进展比拟2. 学习观测塞曼效应的实验方法。3. 计算电子核质比。二、实验仪器wpz川型塞曼效应实验仪三、实验原理塞曼效应：在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用，使原子能级产 生分裂。垂直于磁场观察时，产生线偏振光 线和 线；平行于磁场观察时， 产生圆偏振光左旋、右旋。按照半经典模型，质量为m，电量为e的电子绕原子核转动，因此，原子具 有一定的磁矩，它在外磁场B中会获得一定的磁相互作用能 E，由于原子的磁 矩j与总角动

2、量Pj的关系为e2mPj : 1其中g为朗德因子，与原子中所有电子德轨道和自旋角动量如何耦合成整个原子态的角动量密切相关。因此,e、J BcosgPJ Bcos 22m其中 是磁矩与外加磁场的夹角。又由于电子角动量空间取向的量子化,种磁相互作用能只能取有限个分立的值，且电子的磁矩与总角动量的方向相反, 因此在外磁场方向上，PJ cosM, M J, J 1,，J 32某某大学物理实验报告学生某某：X惠文 学号：5502210039专业班级：应物101班 实验时间： 教师编号：T017 成绩：式中h是普朗克常量，J是电子的总角动量，M是磁量子数。设:he4 m称为玻尔磁子，E。为未加磁场时原子的

3、能量，如此原子在外在磁场中的总能量E E0 E E0 Mg bB4由于朗德因子g与原子中所有电子角动量的耦合有关， 因此，不同的角动量 耦合方式其表达式和数值完全不同。在 L S耦合的情况下，设原子中电子轨道 运动和自旋运动的总磁矩、总角动量与其量子数分别为l、Pl、L和s、PS、它们的关系为epL 2mu5e h一 v. S(S 1) , 6 m-2m% 、mm2设Pj与Pl和Ps的夹角分别为LJ和SJ，根据矢量合成原理，只要将二者在J方向的投影相加即可得到形如1式的总电子磁矩和总轨道角动量的关系:j l COS lj s COS sje2m(Pl cosLJ2PSCOS sj)e( P2

4、Pf P2 2Pj2 Pl2 P 72m(2Pj2Pj(1Pj2Pl22Pj2氏）旦丿2mPje2mPj其中朗德因子为g 1 J(J 1) L(L 1) S(S 1) 8 2J (J 1).由*式中可以看出，由于 M共有2 J + 1个值，所以原子的这个能级在某某大学物理实验报告学生某某：X惠文 学号：5502210039专业班级：应物101班实验时间： 教师编号：T017 成绩：外磁场作用下将会分裂为2J + 1个能级，相邻两能级间隔为g bb。因为g由 量子态决定，所以不同能级分裂的子能级间隔不同。设频率为的谱线是由原子的上能级E2跃迁到下能级丘1所产生的，如此h E2 E1磁场中新谱线频

5、率变为，如此h (E2E2) (EjEJE2巳 (Mlg MJeB频率差为= h = 4m(Mzg? MjgJeB用波数差表示为= 4m = (M2g2 M1g1)L，其中l为洛伦兹单B 旦位，l = 4 c m1. 线和线：跃迁时M的选择定如此：M M 2 M10，1，当M =0时，垂直于磁场方向观察时，产生的振动方向平行于磁场的线偏 振光叫 线；平行于磁场观察时线成分不出现。当M =1时，垂直于磁场方向观察时，产生的振动方向垂直于磁场的线偏振光叫 线；平行于磁场观察时，产生圆偏振光，M = 1，偏振转向是沿磁场方向前进的螺旋转动方向，磁场指向观察者时，为左旋圆偏振光；M = 1，偏振转向是

6、沿磁场方向倒退的螺旋转动方向，磁场指向观察者时，为右旋圆偏振光。2. 错序观察法：1汞546.1 nm谱线在磁场作用下分裂为9条子谱线，其裂距相等为 -L。其 中3条线，6条 线。采用加大磁场的方法使某些分量错序，并且正好与相邻 干预序的另一些分量重叠即错序观察法，从而测得磁场强度B。某某大学物理实验报告学生某某：X惠文 学号：5502210039专业班级：应物101班 实验时间： 教师编号：T017 成绩：对同一干预序不同波长和的波长差关系为:其波数的关系为Vki Vk1 D'2k D2k2 22d Dk1 Dk旦3.计算荷质比m :因为各子谱线裂距为2 ，所以波数差1 L 1 B

7、e_e=2= 2 4cm，如此 m =8 c 0.2335 92d四、实验内容1. 调节F-P标准具。2. 调整光路。3. 观察观察汞绿线546.1 nm在加上磁场前后和不断增大磁场时的干预圆环的变化情况；转动偏振片确定哪些谱线是n成份，哪些是c成份；描述现象并加以理论说明。4. 在励磁电流l=3AB=1.2T条件下调出塞曼分裂的n谱线，用软件处理图片, 测出e/m的值。某某大学物理实验报告学生某某：X惠文 学号：5502210039专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：五、实验数据处理e由实验测得数据知：测m=1.77c/kgee测所以百分误差Em e理m 1001.77 1.76 彳=100 =0.571.76一理 m六、实验误差分析1.实验仪器的精准度不高2实验过程中画圈测圆的半径时