塞曼效应的历史旅程综述

塞曼效应的历史旅程1896的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线即会分裂成几条偏振化的谱线，这种现象称为塞曼效应。塞曼效应是法拉第磁效致旋光效应之后发现的又一个磁光效应。这个现象的发现是对光X射线之后物理学最重要的发现之一。1902年，塞曼与洛仑兹因这一发现共同获得了诺贝尔物理学奖（光的效应所作的特殊贡献。关键词：塞曼效应 光谱分裂磁场塞曼效应（Zeemaneffect）是原子的光谱线在外磁场中出现分裂的现象。塞曼效应是1896磁场发生了分裂。随后洛仑兹3184518751920体的磁场。<塞曼效应前后之论文或实验>1845年法拉第：將平面偏振光通过強磁场作用下的玻璃，发现光的偏振面发生旋转后来进一步确定这是许多物质具有的普通性质。1875年 克尔电光效应：克尔发现玻璃片在強电场下對光有双折射的作用。1876年克尔磁光效应：平面偏振光垂直射在电磁铁的磨光电极上时，反射得到的光变为椭圆偏振光。1897年美国的曼克尔逊：用他自己发明的干涉仪观察到光谱线在磁场中分裂为二重线。后来曼克尔逊又发明了分辨更高的阶梯光柵（在1899年），获得了更精细的结果。1898年英国人普列斯顿紧接着对塞曼效应做了深入的研究工作。他发表的论文中详细说明了各种磁滞分裂图像，并且指出洛伦兹理论不能完全解释塞曼效应。又进一步对一些元素的塞曼图像進行比较。而得出普列斯顿定律：同一类型的谱系，塞曼图像具有同样的特征。』这条定律对光谱分析有重要意义，因为由此可以判定谱线的归属。1907年同的规律。

德国人龙格发表论文：龙格列举了大量数据，说明磁滞分裂之间存在某种共1912重分裂。

帕邢－拜克效应：帕邢和拜克发现在极强磁场中，反常塞曼效应又表现为三1921年 德国杜宝根大学教授朗德发表题为：『论反常塞曼效益应』的论文，他引进一因子「g」代表原子能级在磁场作用下的能量改变比值，这一因子只与能级的量子数有关1925概念。1926

乌伦贝克与哥德斯密特『为了解释塞曼效应和复杂谱线』提出了电子自旋的s由此可见，反常塞曼效应的研究推动了量子理论的发展。<塞曼效应原理>磁矩在外磁场中受到的作用原子总磁矩 在外磁场中受到力矩的作用其效果是磁矩绕磁场方向旋进，也就是总角动量（）绕磁场方向旋进。PJP磁矩 在外磁场中的磁能由于或 在磁场中的取向量子化，所以其在磁场方向分量也量子化：∴原子受磁场作用而旋进引起的附加能量M为磁量子数g为朗道因子，表征原子总磁矩和总角动量的关系，g随耦合类型不同（LS耦合和jj耦合）有两种解法。在LS耦合下：其中：L为总轨道角动量量子数S为总自旋角动量量子数J为总角动量量子数MJ，J-1，J-2J（2J+1）ΔE有(2J+1)个可能值。无外磁场时的一个能级，在外磁场作用下将分裂成（2J+1）个能级，其分裂的能级是等间隔的，且能级间隔<塞曼分裂谱线与原谱线关系>基本出发点：∴分裂后谱线与原谱线频率差由于为方便起见，常表示为波数差定义 称为洛仑兹单位<塞曼分裂谱线的偏振特征>一、塞曼跃迁的选择定则为：ΔM=0π成份（π型偏振）是振动方向平行于磁场的线偏振光，只有在垂直于磁场方向才能观察到，平行于磁场方向观察不到；但当ΔJ=0M1=0的跃迁被禁止。ΔM=±1σ成份，σ型偏振垂直于磁场，观察时为振动垂直于磁场的线偏振光。平行于磁场观察时，其偏振性与磁场方向及观察方向都有关：沿磁场正向观察（即磁场方向离开观察者： =1为右旋圆偏振（σ+偏振=-1为左旋圆偏振光（σ偏振；也即，磁场指向观察者时：⊙ M=+1为左旋圆偏振光，ΔM=-1为右旋圆偏振光。二、分析的总思路和总原则：原子在磁场方向角动量为∴在磁场指向观察者时：⊙，当ΔM=+1时，光子角动量为 ，与同向，电磁波电ΔM-1向，电磁波电矢量绕顺时针方向转动，在光学上称为右旋圆偏振光。例：Hg5461Å谱线，{6S7S}3S1→{6S6P}3P2能级跃迁产生分裂后，相邻两谱线的波数差<实验方法>一、观察塞曼分裂的方法

与 反塞曼分裂的波长差很小由于法布里—珀罗标准器（F—P标准具。F—P高反射系数的薄膜。两平行的镀银平面的间隔是由某些热膨胀系数很小的材料做成的环固定起来。若两平行的镀银平面的间隔不可以改变，则称该仪器为法布里—珀罗干涉仪。标准具在空气中使用时，干涉方程（干涉极大值）为标准具有两个特征参量自由光谱范围和分辨本领。二、自由光谱范围的物理意义：表明在给定间隔圈原度为d的标准具中，若入射光的波长在λ～λ+Δλ间（或波数在间）所产生的干涉圆环不重叠，若被研究的谱线波长差大于自由光谱范围，两套花纹之间就要发生重叠或错级，给分析带来困难，因此在使用标准具时，应根据被研究对象的光谱波长范围来确定间隔圈的厚度。三、分辨本领（ ）对于F—P标准具N为精细度，两相邻干涉级间能够分辨的最大