塞曼效应实验.pdf

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预习操作记录实验报告总评成绩

《大学物理实验》课程实验报告

学院：专业：年级：
实验人姓名(学号)：参加人姓名：
日期：年月日室温：相对湿度：
实验名称：塞曼效应实验

一、实验装置

聚焦透镜：对汞灯所发出的光线起到一定的会聚作用
偏振片：通过旋转偏振片的角度选择σ或者π线偏振光

Fabry-Perot标准具：使入射的光线干涉
USB相机和镜头：将干涉圆环成像

塞曼效应实验装置

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特征：
通用化的部件方便安装和更换。

使用USB进行数据通讯。
分别将滤光片和Fabry-Perot标准具，聚光透镜和偏振片集成，方便
光路调节。

采用高分辨率的USB相机和Fabry-Perot标准具确保获取清晰的图
像。
采用智能分析软件。

二、实验原理

1896年，塞曼发现，当光源放在足够强的磁场中，所发出的谱线会产
生分裂，分裂的谱线数量与原子能级有关，并且所发出的谱线都是偏振的。
在垂直于磁场方向观察是线偏振的，在平行于磁场方向观察是圆偏振的，
这种现象叫做塞曼效应。它揭示了原子内部运动的量子效应，到目前为止，
塞曼效应仍然是研究原子内部结构的一种重要方法。

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三、实验内容与步骤

1、实验内容
（1）垂直于磁场方向观测塞曼效应

（2）计算e/m
（3）平行于磁场方向观测塞曼效应
2、实验步骤
（1）安装

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（2）光路调整

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（）计算e/m

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（4）平行于磁场方向观察塞曼效应

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四、实验预习思考

1、常见的问题
（1）不能清楚地分辨分裂圆环
可能的原因及解决方法：

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电流太小，不能产生足够的磁场使圆环分裂，推荐电流为5A；
调节镜头的后焦和光阑；

F-P标准具两面镜子没有平行，重新调节。
（2）相对误差较大
可能的原因及解决方法：
画圆不够仔细，重新画圆
磁感应强度测量误差大，采用多次测量取平均值的方法
2、为什么不使用常见的光谱仪去观测塞曼效应，比如光纤光谱仪？
答：因为塞曼效应分裂的谱线的间隔非常小，常见的光谱仪的分辨率不足
以分辨他们。

3、Fabry-Perot标准具采用什么原理可以进行观测？
答：Fabry-Perot标准具采用干涉原理，因而具有较高的分辨率，可以被
用以观测塞曼效应。
4、为什么圆环分裂后，每个圆环变暗了？

答：随着电流的增加，干涉圆环开始分裂。通常，当电流达到5A，分裂的
圆环清晰可见。在分裂前，能量都集中在546.1nm一条谱线上，当磁场足
够强，一条谱线分裂成多条谱线，能量也相应的被分配到这些谱线上，所
以看上去变暗了。

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五、实验数据记录

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