【《塞曼效应和光的偏振态概述》1400字】

塞曼效应和光的偏振态概述目录TOC\o"1-3"\h\u29780塞曼效应和光的偏振态概述 188201.1塞曼效应的理论解释 1263111.2塞曼效应的征象 31896年塞曼把一光源放于较强磁场中,观察到谱线都是偏振的,由此发现了塞曼效应.到了现在,塞曼效应更为了解原子能级构造的重要方式之一.一方面,是为了解释塞曼效应这一现象得以产生的根本缘由,另一方面同样是想通过这个现象探寻这些原子的内部构造.之后,将要阐述光的偏振态,对光进行一个基础认识,有助于对光的偏振态有一个简明的认知.1.1塞曼效应的理论解释在原子中,有着较为繁杂的运动,带有电荷的电子在原子轨道上分别产生了轨道磁矩和自旋磁矩;和它们一起构成了原子的总磁矩.原子与,当它在磁场中时,会有一个磁场作用在原子上.这种磁矩的作用方式是磁矩围绕原子磁场的各个方向旋转(这种旋转方式称为拉莫尔进动),REF_Ref21473\w\h[1]就相当于要环着的方向旋转运动当一个原子被磁场包围时,它将产生另一种能量 , (1)而,β和α又互为补角,代入上式,得 , (2)即,是在磁场方向的分量,这个分量是量子化的,其取值为 , (3)(和在磁场中选择的取向具有量子化性质,也就是说,角度不是任意的,它具有量子化的性质)它被称为磁量子数,其值为 , (4)值的数量为.任何值都是的可能方向.把(3)式代入(2)式,就得 , (5)为玻尔磁子,.把(5)式的将附加能量的表达式改为谱项差,就有 (6),它叫做洛伦兹单位.由上文可知存在数目的值,在在恒定磁场中,通常有值(除了不能计算朗德因子G),如果不能计算朗德因子,则谱线不会分裂.也就是说,如果一次能级的能量是,那么在加入外磁场后,能量变成.存在数目的值,由此可见,存在个数目的取值,光谱线分裂成条.以下是在磁场中的分裂情况和分裂情况(不能计算朗德因子G).在磁场中的分裂情况:由,得.所以,朗德因子,=2,1,0,-1,-1.所以.能级被划分为五个能级,两个相邻能级之间的距离为,如图1.无磁场有磁场无磁场有磁场MMg2313/200-1-3/2-2-3图1在磁场中的分裂在磁场中的分裂情况.由,得.所以,无法计算朗德系数,所以.即能级不分裂.如图1.无磁场无磁场有磁场MMg00图2在磁场中的分裂同理,也可推导其他原子态在磁场中的分裂情况,如下表1表1各原子态在磁场中的分裂情况原子态gMg无法计算0可以看出,能级分裂的能级数是,相邻能级之间的距离是.例如分裂为5层之间的距离是,分裂成4层的能级之间的距离为.1.2塞曼效应的征象塞曼效应征象是外磁场中原子所发出光谱的割裂和极化;在历史上,谱线被分成三条的现象最早被观察到并从理论上得到了解释,被称为正常塞曼效应.后来发现了一种比谱线分成三条更难解释的现象被称为异常塞曼效应.除此之外,光分量是偏振的,是割裂之后造成的,称之为塞曼效应.6438埃镉光的塞曼效应将镉置于强磁场中.它原来的谱线数将被分成三个数.当与磁场成直角时,有三条谱线,两个在左边和右边的是与成的光(称为光),分别是光和光,中央是与成或的光(称为光).在平行磁场方向观察时,就只看得见左右两端的光,光消失.如图4.无磁场无磁场在垂直于磁场方向观察沿磁场方向观察磁场指向观察者图3Cd6438埃谱线的塞曼效应将5896埃和5890埃钠放置于磁场中,其谱线发生割裂,发生塞曼效应,它的分裂图像如图6.在垂直于磁场方向观察5896在垂直于磁场方向观察58965890无磁场图6Na5896埃和5890埃谱线的塞曼效应当然,在顺着磁场观察时,光消失了.根据前文所说,,能级之间的转换是(无磁场).所以,施加磁场后,能级之间的跃迁发生改变 (7) (8)等式两边同时除以,得 (9),为洛伦兹单位.塞曼效应的跃迁也有选择定则,其选择定则为.由此可知,塞曼效应与原子态密切相关.利用实验数据,我们不仅可以看到塞曼效应发生分裂的现象,还可以看到原