塞曼效应6.docx

1、塞曼效应6塞曼效应实验目的实验原理数据处理思考题原始数据实验目的 （回目录 ）通过观察并拍摄 Hg (546.1nm )谱线在磁场中的分裂情况，测e量其裂距并计算荷质比 m实验原理( 回目录 )1.谱线在磁场中的能级分裂能级 E 1和 E 2之间的跃迁产生频率为 v 的光，hv E2 E1在磁场中，若上、下能级都发生分裂，新谱线的频率 v 与能级的关系为hv (E2 E2) (E1 E1) (E2 E1) ( E2 E1) hv (M 2g2 M 1g1) BB分裂后谱线与原谱线的频率差为ehB代入玻尔磁子 B 4 m ，得到ev (M 2g2 M1g1 ) B4m等式两边同除以 c ，可将式

2、表示为波数差的形式e(M2g2 M1g1) 4 emcBeB4 mc ，则(M 2g2 M1g1)LL 称为洛伦兹单位，L B 46.7m 1 T 12.实验方法a)1，因此，干涉极1，所以上式中观察塞曼分裂的方法 一般情况下标准具反射膜间是空气介质， n 大值为2dcos Ki.自由光谱范围2dcos m 1 (m 1) 2221则 2 1 m由于 F-P 标准具中，在大多数情况下， cos2dm1因此122d22近似可认为 1 2 12 22 ，2则 2d用波数差表示2dKNRN1RK 2d将K与 N 代入得KN 2d(1 RR)b)测量塞曼分裂谱线波长差的方法代入得2d代入，得波长差2d

3、12d22Db Da22DK2 1 DK2波数差22Db2 Da222DK2 1 DK2c） 用塞曼分裂计算荷质比 m对于正常塞曼效应，分裂的波数差为eB4 mc代入测量波数差公式得22e 2 c Db2 Da222m dB DK2 1 DK2已知 d 和 B，从塞曼分裂的照片测出各环直径， 就可计算 e/m数据处理 （回目录）1. 调节光路共轴调节两个透镜的位置使成像最清晰，并调节 2 的 F-P 标准具到 最佳分辨状态，即要求两个镀膜面完全平行。此时用眼睛直接观察 F-P标准具，当眼睛上、下、左、右移动时，圆环中心没有吞吐现象。操作时应注意，由 d=sin k ，d 越大级次越高。一次向某

4、方向眼 睛移动时，若吐出圆环，说明该方向上的 d 较大，则应拧紧相应的 螺钉。2.用 2mm 的 F-P 标准具观察 Hg546.1nm 谱线的塞曼分裂 成分振向与磁场平行， 成分与磁场垂直。理论上把偏振片调 至铅垂时为 成分，水平是为 成分。实验时，调至水平时，观察到中间 3 条亮线，说明为 成分。调 至铅垂时，观察到只剩 6 条亮线，中间 3 条消失。3.用 5mm 的 F-P 标准具观察 Hg546.1nm 谱线的塞曼分裂光谱重叠现象a) 测量值I/A1.201.371.602.233.30B测 /mT5506307108501000b) 理论值B T m 2d n 46.7d 4.99

5、5mmn43.532.52B理 /mT5366127148571072c) 误差分析B测 /mT5506307108501000B理 /mT5366127148571072误差2.6%2.9%0.6%0.9%6.7%在允许的范围内，实验值与理论值基本相符。产生误差的原因有：i. 裂纹重叠时由于太细密，很难辨认。ii. 读数仪器精确度不高。思考题 (回目录 )1. 如何鉴别 F-P 标准具的两反射面是否严格平行，如发现不平行应 该如何调节？例如，当眼睛向某方向移动，观察到干涉纹从中心 冒出来，应如何调节？答：实际观察时，当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象。 操作时应注意，由 d=sin k

6、，d 越大级次越高。一次向某方向眼 睛移动时，若吐出圆环，说明该方向上的 d 较大，则应拧紧相应 的螺钉。2. 已知标准具间隔圈厚度 d=5mm ，该标准具的自由光谱范围是多 大？根据标准具自由光谱范围及 546.1nm 谱线在磁场中的分裂 情况，对磁感应强度 B 有何要求？若磁感应强度 B 达到 0.62T， 分裂谱线中哪几条将会发生重叠？答：自由光谱范围 1d 100m 12为使得相邻两级不重叠，应使 4L 1d ，2B 1 T m 535T2d 4 46.73.沿着磁场方向观察， M 1和 M 1的跃迁各产生哪种圆偏振 光？答： M 1为右旋圆偏振光， M 1为左旋圆偏振光。原始数据 （回目录）1.N12345I/A1.201.371.602.233.30B/mT5506307108501000