实验题目:塞曼效应实验目得:讨论塞曼分裂谱得特征,学习应用塞曼效应测量电子得荷质比与讨论原子能级结构得方法。实验仪器:塞曼效应实验平台仪器,磁感应强度测量仪,底片,秒表等。实验原理:(点击跳过实验原理)1.谱线在磁场中得能级分裂对于多电子原子,角动量之间得相互作用有 LS 耦合模型与 JJ 耦合某型。对于 LS 耦合,电子之间得轨道与轨道角动量得耦合作用及电子间自旋与自旋角动量得耦合作用强,而每个电子得轨道与自旋角动量耦合作用弱。原子中电子得轨道磁矩与自旋磁矩合成为原子得总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩得作用而绕磁场方向旋进,可以证明旋进所引起得附加能量为 (1)其中 M 为磁量子数,μB为玻尔磁子,B 为磁感应强度,g 就是朗德因子。朗德因子 g 表征原子得总磁矩与总角动量得关系,定义为 (2)其中 L 为总轨道角动量量子数,S 为总自旋角动量量子数,J 为总角动量量子数。磁量子数 M 只能取 J,J-1,J-2,…,-J,共(2J+1)个值,也即有(2J+1)个可能值。这就就是说,无磁场时得一个能级,在外磁场得作用下将分裂成(2J+1)个能级。由式(1)还可以瞧到,分裂得能级就是等间隔得,且能级间隔正比于外磁场 B 以及朗德因子 g。能级 E 1与 E 2之间得跃迁产生频率为 v 得光, 在磁场中,若上、下能级都发生分裂,新谱线得频率 v’与能级得关系为 分裂后谱线与原谱线得频率差为 (3)代入玻尔磁子,得到 (4)等式两边同除以 c,可将式(4)表示为波数差得形式 (5)令 则 (6)L 称为洛伦兹单位, (7)塞曼跃迁得选择定则为:,为 π 成为,就是振动方向平行于磁场得线偏振光,只在垂直于磁场得方向上才能观察到,平行于磁场得方向上观察不到,但当时,到得跃迁被禁止;,为 σ 成分,垂直于磁场观察时为振动垂直于磁场得线偏振光,沿磁场正向观察时,为右旋圆偏振光,为左旋圆偏振光。以汞得 546、1nm 谱线为例,说明谱线分裂情况。波长 546、1nm 得谱线就是汞原子从{6S 7S}3S1到{6S 6P}3P2能级跃迁时产生得,其上下能级有关得量子数值列在表2、1、1-1 中。在磁场作用下能级分裂如图 2、1、1-1 所示。可见,546、1nm 一条谱线在磁场中分裂成九条线,垂直于磁场观察,中间三条谱线为 π 成分,两边各三条谱线为 σ成分;沿着磁场方向观察,π 成分不出现,对应得六条 σ 线分别为右旋圆偏振光与左旋圆偏振光。若原谱线得强度为 100,其她各谱线得强度分别约为 75、37、5 与 12、5。在塞曼效应中有一种特别情况,上下能级得自旋量子数 ...