应物 31 吕博成学号: 2120903010 塞曼效应实验报告塞曼效应1896 年,荷兰物理学家塞曼(P.Zeeman)在实验中发现,当光源放在足够强的磁场中时,原来的一条光谱线会分裂成几条光谱线,分裂的条数随能级类别的不同而不同,且分裂的谱线是偏振光。这种效应被称为塞曼效应。需要首先指出的是,由于实验先后以及实验条件的缘故,我们把分裂成三条谱线,裂距按 波 数 计 算 正 好 等 于 一 个 洛 伦 兹 单 位 的 现 象 叫 做 正 常 塞 曼 效 应 ( 洛 伦 兹 单 位mceBL4)。而实际上大多数谱线的塞曼分裂谱线多于三条,谱线的裂距可以大于也可以小于一个洛伦兹单位,人们称这类现象为反常塞曼效应。反常塞曼效应是电子自旋假设的有力证据之一。 通过进一步研究塞曼效应,我们可以从中得到有关能级分裂的数据,如通过能级分裂的条数可以知道能级的J 值;通过能级的裂距可以知道g 因子。塞曼效应至今仍然是研究原子能级结构的重要方法之一,通过它可以精确测定电子的荷质比。一.实验目的1.学习观察塞曼效应的方法观察汞灯发出谱线的塞曼分裂;2.观察分裂谱线的偏振情况以及裂距与磁场强度的关系;3.利用塞曼分裂的裂距,计算电子的荷质比eme数值。二.实验原理1、谱线在磁场中的能级分裂设原子在无外磁场时的某个能级的能量为0E ,相应的总角动量量子数、轨道量子数、自旋量子数分别为SLJ、、。当原子处于磁感应强度为B 的外磁场中时,这一原子能级将分裂为12J层。各层能量为BMgEEB0( 1)其中 M 为磁量子数,它的取值为J ,1J,...,J 共12J个; g 为朗德因子;B 为玻尔磁矩(mhcB4); B 为磁感应强度。对于SL耦合)()()()(121111JJSSLLJJg(2)假设在无外磁场时,光源某条光谱线的波数为)(010201~EEhc(3)式中h 为普朗克常数;c 为光速。而当光源处于外磁场中时,这条光谱线就会分裂成为若干条分线,每条分线波数为别为hcBgMgMEEhcB)()(112201200~1~~~~LgMgM)(11220~所以,分裂后谱线与原谱线的频率差(波数形式)为mcBegMgMLgMgM4~~~112211220)()((4)式中脚标1、 2 分别表示原子跃迁后和跃迁前所处在的能级,L 为洛伦兹单位(BL7.46),外磁场的单位为T(特斯拉),波数 L 的单位为11 特斯拉米。12MM 、的选择定则是:0M时为成分,是振动方向平行于磁场的线偏振光,只能在垂直于磁 场 的 方 向 上 才 能 观 察 到 , 在 平 行 于 磁 场 方 ...