塞曼效应实验报告

一、实 验 目得与实 验 仪器1、 实验目得（1）学习观察塞曼效应得方法，通过塞曼效应测量磁感应强度得大小。（2）学习一种测量电子荷质比得方法。2、实验仪器笔形汞灯+电磁铁装置，聚光透镜，偏振片，546nm 滤光片，F-P 标准具，标准具间距（d=2mm），成像物镜与测微目镜组合而成得测量望远镜。二、实验原理（要求与提示：限 400 字以内，实验原理图须用手绘后贴图得方式）1、塞曼效应（1）原子磁矩与角动量关系用角动量来描述电子得轨道运动与自旋运动，原子中各电子轨道运动角动量得矢量与即原子得轨道角动量L，考虑 L-S 耦合（轨道-自旋耦合），原子得角动量J=L+S。量子力学理论给出各磁矩与角动量得关系：L= - L， L=S = - S， S=由上式可知，原子总磁矩与总角动量不共线。则原子总磁矩在总角动量方向上得重量J为： J = gJ， J=L 为 表 示 原 子 得 轨 道 角 量 子 数 ， 取 值 ：0，1，2…S 为 原 子 得 自 旋 角 量 子 数 ， 取 值 ：0,1/2,1,3/2，2,5/2…J 为原子得总角量子数，取值：0,1/2,1,3/2…式中，g=1+为朗德因子。（2）原子在外磁场中得能级分裂外磁场存在时，与角动量平行得磁矩重量J与磁场有相互作用，与角动量垂直得磁矩重量与磁场无相互作用。由于角动量得取向就是量子化得，J在任意方向得投影(如 z 方向)为：= M ，M=-J,-(J-1),-(J-2),…,J-2,J-1,J因此，原子磁矩也就是量子化得，在任意方向得投影(如 z 方向)为：=-Mg式中，玻尔磁子μB =，M 为磁量子数。具有磁矩为J得原子，在外磁场 中具有得势能（原子在外磁场中获得得附加能量）：ΔE = -J· = MgB塞曼效应实验报告则根据 M 得取值规律，磁矩在空间有几个量子化取值，则在外场中每一个能级都分裂为等间隔得（2J+1）个塞曼子能级。原子发光过程中，原来两能级之间电子跃迁产生得一条光谱线也分裂成几条光谱线。这个现象叫塞曼效应。2、塞曼子能级跃迁选择定则（1）选择定则未加磁场前，能级 E2 与 E1 之间跃迁光谱满足：hν = E2 - E1加上磁场后，新谱线频率与能级之间关系满足：hν’ = (E2+ΔE2) – (E1+ΔE1)则频率差： hΔν = ΔE2 -ΔE1 = M2g2B - M1g1B = (M2g2- M1g1)B跃迁选择定则必须满足：ΔM = 0，±1（2）偏振定则当△M=0 时，产生 π 线，为振动方向平行于磁场得线偏振光，可在垂直磁场方向瞧到。当△M=±1 时，产生 σ 谱线，为圆偏振光。迎着磁场方...