实验3-5 塞曼效应.ppt

实验3-5塞曼效应

南开大学基础物理实验教学中心近代物理实验室一、背景知识二、实验原理当光源受磁场作用时，一般地两能级都要发生分裂，分别有的附加能量。分裂的上下能级分别表示为和，它们之间的跃迁产生频率为的新谱线，则有

即在磁场作用下，谱线频率的变化为相应的波数差为

式中L为

可知，给定磁场时，谱线的塞曼分裂由谱线对应的两个能级的磁量子数和朗德因子确定。本实验研究汞546.1的塞曼分裂。塞曼效应的选择定则是ΔM=0，ΔM=±1。
谱线在磁场中的能级跃迁如图

汞546.1nm线在磁场中分裂为9条新谱线，其中对应的线与原谱线相同，各相邻的分裂谱线波数差是L/2。

当ΔM=0时，产生3条线。沿垂直磁场方向观测，线为振动方向平行于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测不到线。

当ΔM=±1时，产生6条线。沿垂直磁场方向观测，线为振动方向垂直于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测，线为圆偏振光。2、用标准具测量波数差
本实验采用干涉滤光片和法布里-珀罗标准具完成分光任务。当光程差等于波长的数倍时，形成干涉亮环，即对于级干涉环，满足

经推导，波数差可表示为

其中，

此式就是实验中用以计算波数差的公式。二、实验装置三、实验内容开启稳压电源，调节稳压电源电流为一定值。未加磁场时的一个干涉环在磁场中分裂成9条干涉环，其中3条为成分，6条为成分。由于在我们的实验条件下，相邻两级的成分相互干扰，我们只测量成分，取相邻两级次的成分进行测量。2、测量并计算波长差
由可求出塞曼分裂的波数差。式中是同一干涉级相邻两干涉环直径平方差，即3、测量并计算荷质比
对于正常塞曼效应，分裂谱线的波数差为

荷质比为
思考题