1、塞曼效应,电子科学与技术 岳尘 07300300081,什么是塞曼效应？,1896 年荷兰著名实验物理学家塞曼在洛仑兹学说影响下，使用了比法拉第更加强的磁场进行实验，发现钠双线的展宽，在进行了高分辨率条件下的观察后，发现其双线实际上产生了分裂，这一现象后来被称为塞曼效应，它有力地支持了光的电磁波理论，使我们对原子、分子结构有了更多的了解，证实了电子自旋假设的正确性。,塞曼 P.Zeeman 1865-1943 荷兰物理学家,岳尘 07300300081,将一个光源置于磁场中，它的谱线会产生分裂，分裂谱线相应于没有磁场时产生的偏移值可以由以下公式确定，这里以波数差 来表示,式中g叫做朗德(Lan
2、de)因子，它表征原子的总磁矩与总角动量的关系而且决定了能级在磁场中分裂的大小。,岳尘 07300300081,选择定则,对于LS 耦合的情况，有两个价电子的原子跃迁选择定理则为 S = 0 L = 0，1 M = 0，1 （J=0 到J=0 是禁止的） J = 0 （=0到M=0 是禁止的）,岳尘 07300300081,其中包括L1、L2 两块聚焦透镜，P 为偏振片，IF为干涉滤光片，PM为Na-II型光电倍 增管，0199.9 kPa扫描控制器，镜面间距为2.012 mm的 F-P 标准具，SM为步进电机，Ph为针孔光阑，直径O为0.4 mm和一个活塞式气压泵，使用的软件为ZeemanL
3、ab。测得实验时用磁铁的磁场为1160 mT。,岳尘 07300300081,气压扫描法布里-珀罗干涉仪,镜片平行度的调整方法是用单色光照明标准具 ,观察到一组同心干涉圆环.当眼睛向上移动时 ,如果看到干涉圆环从中心“冒出来 ”,或者中心处的圆环向外扩大 ,这表明两镜面在上方的间距偏大 ,应顺时针方向转动上方的紧固螺丝 ,缩小上方的间距;反之 ,则应逆时针方向转动上方的弹簧紧固螺丝;依次在三个紧固螺丝的方向上 ,按照上述方法反复调整.,岳尘 07300300081,不加磁场时的曲线,峰值 y1=2.515 x1=0.687 峰值 y2=2.524 x2=1.358,半峰值 x3=0.671 x
4、4=0.711,细度为 (x2-x1)/(x4-x3)=16.7815,岳尘 07300300081,加上磁场的zeeman分裂曲线,不加磁场时的波峰间距 L=0.671 加磁场时的波峰间距 l=0.076,岳尘 07300300081, 的确定,由于气压扫描实际改变的是光的折射率，所以我们分析时考虑的就是折射率的相对差值，以作为横坐标。,对于大峰，不同级数干涉条纹之间的差值是不变的，即,小峰之间的折射率差由波长差以及级数决定，即,我们可以近似的认为 mm+1，所以近似认为相邻两级干涉小峰间距没有展宽,以上公式联列便可以得到如下的公式,岳尘 07300300081,计算电子荷质比,计算得=28
5、.15m-1,将不加磁场时的波峰间距 L=0.671 加磁场时的波峰间距 l=0.076，t=2.012mm 带入公式,所以电子荷质比e/m=1.828*10e11 C/kg,标准值为1.759*10e11 C/kg，误差为3.92%,岳尘 07300300081,分裂曲线的成分,根据光子自旋理论，三条M=0 跃迁光谱的电矢量是平行于磁场方向的,岳尘 07300300081,分裂曲线的成分,根据光子自旋理论，六条M=1 的跃迁光谱的电矢量是垂直于磁场方向的,岳尘 07300300081,根据跃迁选择定则中的规定发现，汞5461谱线一定是J=1到J=2之间的跃迁,我们可以由以下格罗春图进行表示,
6、测定汞 5461谱线相应能级的量子数,岳尘 07300300081,当g1g2时，得到g1=2.08，g2=1.56,容易看出只有最后一行跃迁是满足实验结果的，因此可以确定出，汞 5461谱线的跃迁类型为,岳尘 07300300081,误差分析,计算中的电子荷质比和g因子还是有一定误差的，这一误差被我们所接受的主要原因在于我们假设了汞是完全的L-S 耦合情况，但是事实上不完全正确，这是由于汞原子比较重，其原子激发态已经不再是纯的 L-S 耦合，而是介于 L-S 耦合与 J-J 耦合之间，但以前者为主，后者原子自旋轨道耦合作用较强，从而造成了L-S 耦合的结论部分失效，,岳尘 07300300081,结论语,本次实验我们利用汞原子L-S 耦合这一基本原则，测定了电子荷质比，及汞 5461谱线跃迁的两个能级的量子数，使我们对塞曼效应更加了解,Thank you for watching！,岳尘 07300300081,
