HG-WPZ塞曼效應(yīng)儀說(shuō)明書(shū)

PAGE1PAGE10HG-WPZ型塞曼效應(yīng)儀使用說(shuō)明杭州光學(xué)電子儀器有限公司在外磁場(chǎng)作用下，使光譜線產(chǎn)生分裂的現(xiàn)象稱(chēng)為塞曼效應(yīng)。利用塞曼效應(yīng)，根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)光產(chǎn)生的影響，使我們認(rèn)識(shí)到發(fā)光原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其量子化的特性。至今塞曼效應(yīng)仍是研究原子結(jié)構(gòu)和能級(jí)參數(shù)的重要手段，也是激光技術(shù)和測(cè)量技術(shù)的重要手段。HG-WPZ型塞曼效應(yīng)儀是一種觀察測(cè)量塞曼效應(yīng)的高精度裝置，儀器涉及光、機(jī)、電、磁等多領(lǐng)域的知識(shí)，是一個(gè)很好的綜合性物理實(shí)驗(yàn)儀器。儀器的工作原理儀器原理圖如圖一所示。安裝在電磁鐵1磁極中間的汞燈2發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡3，接近平行光束透過(guò)中心波長(zhǎng)為5461?窄帶干涉濾光片4，均勻地射入F-P標(biāo)準(zhǔn)具5，產(chǎn)生多光束干涉。當(dāng)電磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸增大，在外磁場(chǎng)的作用下，相應(yīng)地一條干涉條紋將分裂為9條塞曼譜線。在透鏡與濾光片之間，放入偏振片8，旋轉(zhuǎn)偏振片，將σ成分的6條譜線濾去，保留π成分3條譜線?；蛐D(zhuǎn)偏振片，濾去π成分3條譜線而保留σ成分的6條譜線。透過(guò)成象物鏡6及測(cè)微裝置7對(duì)干涉條紋及分裂譜線有關(guān)參數(shù)實(shí)測(cè)，計(jì)算，即可獲得需求結(jié)果圖一二、儀器主要技術(shù)參數(shù)·電磁鐵電感應(yīng)強(qiáng)度B=0～1.2T磁極間距6.5mm磁極端直徑Ф25mm·空氣隙F-P標(biāo)準(zhǔn)具空氣隙石英間隔2mm通光口徑Ф40mm中心波長(zhǎng)5893?高反射帶寬≥2000?平面度優(yōu)于λ/30·干涉濾光片中心波長(zhǎng)5461?通過(guò)半寬度7±2nm峰值透過(guò)率≥40%·成象物鏡焦距f’=180mm孔徑Ф50mm·測(cè)微裝置分度值0.01mm測(cè)量范圍25mm·導(dǎo)軌長(zhǎng)750mm三、儀器的結(jié)構(gòu)塞曼效應(yīng)儀工作示意如圖二所示。電磁鐵置于磁鐵左可繞中心軸旋轉(zhuǎn)，供橫向塞曼及縱向塞曼實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)座上裝有汞燈架，汞燈架夾住筆型汞燈于電極磁鐵中間。儀器的其余分立部件都安裝在一支金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌經(jīng)三顆底腳調(diào)平螺絲調(diào)整成水平狀態(tài)。移動(dòng)導(dǎo)軌上的滑塊，將透鏡、干涉濾光片、偏振片、F-P標(biāo)準(zhǔn)具、成像物鏡及測(cè)微裝置等分立部件調(diào)整到一定位置，以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。分別對(duì)各個(gè)部件調(diào)整，以達(dá)到光學(xué)系統(tǒng)共軸，這是實(shí)驗(yàn)必須的。1、電磁鐵連磁鐵座2、筆形汞燈連燈架3、透鏡連鏡座4、偏振片連座5、干涉濾光片連座6、F-P標(biāo)準(zhǔn)具連調(diào)節(jié)座7、成象物鏡連鏡座8、測(cè)微裝置9、導(dǎo)軌連底腳10、汞燈電源11、可調(diào)電源圖二四、操作步驟A.橫向塞曼將儀器導(dǎo)軌放置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，調(diào)整底腳螺釘，使導(dǎo)軌成水平狀態(tài)。將電磁鐵（帶磁鐵座）放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，緊靠導(dǎo)軌尾部。連接可調(diào)電源。把筆型汞燈放入燈架并置于電磁鐵的磁極間，用專(zhuān)用電源點(diǎn)燃汞燈。放置透鏡f’=100mm,使出射光接近平行光束。放置窄帶干涉濾光片，求汞燈光均勻充滿(mǎn)全孔徑。放置F-P標(biāo)準(zhǔn)具,要求與干涉濾光片同軸。放置成像物鏡f’=180mm，調(diào)整與標(biāo)準(zhǔn)具同軸。放置測(cè)微裝置與成象物鏡共軸。前后調(diào)節(jié)與成象物鏡間間距，通過(guò)目鏡即可看到清晰的干涉條紋，如圖三（a）所示。此時(shí)允許仔細(xì)微調(diào)標(biāo)準(zhǔn)具上三顆微調(diào)螺絲，使標(biāo)準(zhǔn)具反射平面嚴(yán)格平行（調(diào)整方法見(jiàn)F-P標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)整）。接通可調(diào)電源，逐漸提高電壓，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，通過(guò)目鏡可以看到9條塞曼分裂譜線。如圖三（b）所示。安裝偏振片置于聚光鏡與干涉濾光片之間，旋轉(zhuǎn)偏振片即可看到塞曼π分量和σ分量（如圖三c,d）（圖三a）未加磁場(chǎng)的譜線（圖三b）加磁場(chǎng)的塞曼分裂譜線（圖三c）塞曼π分量（圖三d）塞曼σ分量B．縱向塞曼：抽掉電磁鐵一端的Ф6芯棒,將電磁鐵旋轉(zhuǎn)90°使汞燈光束從小孔中射出。各分立部件的安置調(diào)整與橫向?qū)嶒?yàn)相同。在電磁鐵小孔前加λ/4波片給園偏振光以附加的π/2位相差，使園偏振光變?yōu)榫€偏振光，波片上箭頭指標(biāo)方向的慢軸方向，表示位相差落后π/2，偏振片順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，可見(jiàn)分裂的兩條譜線其中一條消失了；偏振片逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，可見(jiàn)消失的一條譜線重現(xiàn)，而另一條消失，證實(shí)分裂的兩條譜線是左、右旋園偏振光。五、F-P標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)整塞曼效應(yīng)光譜實(shí)驗(yàn)的成功與否關(guān)鍵在于法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)整，只有把標(biāo)準(zhǔn)具的兩塊玻璃平行度調(diào)整好，才能看到條紋很細(xì)且亮的高對(duì)比度的干涉條紋，并且條紋的直徑不隨觀察角度的變化而變化。調(diào)整步驟如下：將標(biāo)準(zhǔn)具置于汞燈照明之下用眼睛觀察即能看到一組同心園的干涉圖象，工廠在裝配時(shí)已將兩鏡片保持平行，但還未達(dá)到嚴(yán)格平行需進(jìn)一步調(diào)整。觀察者眼睛從標(biāo)準(zhǔn)具鏡片中心向三個(gè)微調(diào)螺絲方向移動(dòng)，此時(shí)干涉圖象也發(fā)生移動(dòng)，則說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)具兩個(gè)鏡片還未嚴(yán)格平行需要進(jìn)行調(diào)整，假如干涉圖象是向外擴(kuò)展,看到干涉條紋直徑在擴(kuò)大（或中心處條紋往外冒出），說(shuō)明該微調(diào)螺絲壓力太小，應(yīng)增加壓力即微調(diào)螺絲順時(shí)針?lè)较蛐?；若此時(shí)干涉圖象向內(nèi)收縮，則說(shuō)明該微調(diào)螺絲壓力太小應(yīng)減小壓力即微調(diào)螺絲逆時(shí)針退出，按此方法反復(fù)調(diào)整壓力直至干涉圖象不動(dòng)為止，此時(shí)已嚴(yán)格平行即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（圖四）。圖中顯示眼睛移動(dòng)方向與未調(diào)好的干涉圖移動(dòng)方向的關(guān)系，大箭頭表示眼睛移動(dòng)方向。小箭頭表示干涉圈移動(dòng)方向，方向相同表示壓力太小，方向相反表示太大。圖四六、儀器的維護(hù)與保養(yǎng)儀器應(yīng)存放在干燥，透風(fēng)的清潔房間內(nèi)，不用時(shí)應(yīng)加玻璃罩或布罩。光學(xué)鏡片不用時(shí)應(yīng)存放在干燥皿內(nèi)，干燥劑應(yīng)定期更換防止標(biāo)準(zhǔn)具鏡片生霉。光學(xué)零件表面如有灰塵，油污須先用毛刷撣去灰塵，再用脫脂棉花球滴上無(wú)水酒精與乙醚混合液輕拭?？烧{(diào)電源預(yù)熱15分鐘再工作以保持磁場(chǎng)穩(wěn)定，加磁場(chǎng)時(shí)要逐漸升壓或逐漸降壓。七、儀器成套性電磁鐵 1臺(tái)磁鐵座 1臺(tái)筆型汞燈及燈架 1套透鏡及鏡座 1套偏振片及座1套干涉濾光片及座 1套F-P標(biāo)準(zhǔn)具連調(diào)節(jié)座 1套成象物鏡及鏡座 1套測(cè)微裝置 1套導(dǎo)軌及底腳