塞曼效應(yīng)實驗報告完整版

1、南昌大學物理實驗報告學生姓名： 學號： 5502210039 專業(yè)班級：應(yīng)物101班實驗時間： 教師編號：T017 成績： 塞曼效應(yīng)1、 實驗?zāi)康?1觀察塞曼效應(yīng)現(xiàn)象，把實驗結(jié)果與理論結(jié)果進行比較。 2學習觀測塞曼效應(yīng)的實驗方法。 3計算電子核質(zhì)比。 2、 實驗儀器 WPZ型塞曼效應(yīng)實驗儀3、 實驗原理塞曼效應(yīng)：在外磁場作用下，由于原子磁矩與磁場相互作用，使原子能級產(chǎn)生分裂。垂直于磁場觀察時，產(chǎn)生線偏振光（線和線）；平行于磁場觀察時，產(chǎn)生圓偏振光（左旋、右旋）。按照半經(jīng)典模型，質(zhì)量為，電量為的電子繞原子核轉(zhuǎn)動，因此，原子具有一定的磁矩，它在外磁場中會獲得一定的磁相互作用能，由于原子的磁矩與總角

2、動量的關(guān)系為 （1）其中為朗德因子，與原子中所有電子德軌道和自旋角動量如何耦合成整個原子態(tài)的角動量密切相關(guān)。因此， （2）其中是磁矩與外加磁場的夾角。又由于電子角動量空間取向的量子化，這種磁相互作用能只能取有限個分立的值，且電子的磁矩與總角動量的方向相反，因此在外磁場方向上， （3）南昌大學物理實驗報告學生姓名： 劉惠文 學號： 5502210039 專業(yè)班級：應(yīng)物101班實驗時間： 教師編號：T017 成績： 式中是普朗克常量，是電子的總角動量，是磁量子數(shù)。設(shè)：，稱為玻爾磁子，為未加磁場時原子的能量，則原子在外在磁場中的總能量為 （4）由于朗德因子與原子中所有電子角動量的耦合有關(guān)，因此，不同

3、的角動量耦合方式其表達式和數(shù)值完全不同。在耦合的情況下，設(shè)原子中電子軌道運動和自旋運動的總磁矩、總角動量及其量子數(shù)分別為、和、，它們的關(guān)系為 （5） （6）設(shè)與和的夾角分別為和，根據(jù)矢量合成原理，只要將二者在方向的投影相加即可得到形如（1）式的總電子磁矩和總軌道角動量的關(guān)系： （7）其中朗德因子為 （8）由（）式中可以看出，由于共有（21）個值，所以原子的這個能級在南昌大學物理實驗報告學生姓名： 劉惠文 學號： 5502210039 專業(yè)班級：應(yīng)物101班實驗時間： 教師編號：T017 成績： 外磁場作用下將會分裂為（21）個能級，相鄰兩能級間隔為。因為由量子態(tài)決定，所以不同能級分裂的子能級間

4、隔不同。設(shè)頻率為的譜線是由原子的上能級躍遷到下能級所產(chǎn)生的，則 磁場中新譜線頻率變?yōu)椋瑒t頻率差為用波數(shù)差表示為，其中為洛倫茲單位，1. 線和線：躍遷時的選擇定則：，當時，垂直于磁場方向觀察時，產(chǎn)生的振動方向平行于磁場的線偏振光叫線；平行于磁場觀察時線成分不出現(xiàn)。當時，垂直于磁場方向觀察時，產(chǎn)生的振動方向垂直于磁場的線偏振光叫線；平行于磁場觀察時，產(chǎn)生圓偏振光，偏振轉(zhuǎn)向是沿磁場方向前進的螺旋轉(zhuǎn)動方向，磁場指向觀察者時，為左旋圓偏振光；，偏振轉(zhuǎn)向是沿磁場方向倒退的螺旋轉(zhuǎn)動方向，磁場指向觀察者時，為右旋圓偏振光。2. 錯序觀察法：汞546.1nm譜線在磁場作用下分裂為9條子譜線，其裂距相等為。其中3

5、條線，6條線。采用加大磁場的方法使某些分量錯序，并且正好與相鄰干涉序的另一些分量重疊（即錯序觀察法），從而測得磁場強度。南昌大學物理實驗報告學生姓名： 劉惠文 學號： 5502210039 專業(yè)班級：應(yīng)物101班實驗時間： 教師編號：T017 成績： 對同一干涉序不同波長和的波長差關(guān)系為：其波數(shù)的關(guān)系為3. 計算荷質(zhì)比：因為各子譜線裂距為，所以波數(shù)差，則四、實驗內(nèi)容1. 調(diào)節(jié)F-P標準具。2. 調(diào)整光路。3. 觀察觀察汞綠線 546.1nm在加上磁場前后和不斷增大磁場時的干涉圓環(huán) 的變化情況；轉(zhuǎn)動偏振片確定哪些譜線是成份，哪些是成份；描述現(xiàn)象并加以理論說明。 4. 在勵磁電流 I=3A（B=1.2T）條件下調(diào)出塞曼分裂的譜線，用軟件處理圖片，測出 e/m的值。南昌大學物理實驗報告學生姓名： 劉惠文 學號： 5502210039 專業(yè)班級：應(yīng)物101班實驗時間： 教師編號：T017 成績： 五、實驗數(shù)據(jù)處理 由實驗測得數(shù)據(jù)知：所以百分誤差六、實驗誤差分析 1. 實驗儀器的精準度不高 2.實驗過程中畫圈測圓的半徑時，由于是目測的，導致無法精確 3.實驗過程中有部分光線的干擾等等七、實驗總結(jié)及體會 1.通過實驗，是自己了解并掌握了塞滿