塞曼效應(yīng)實驗預(yù)習報告_第1頁
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PAGEPAGE1實驗預(yù)習報告內(nèi)容包含：實驗?zāi)康摹嶒炘砗喪?、實驗中注意事項、實驗預(yù)習中的問題探討實驗預(yù)習報告實驗?zāi)康模?.研究汞光譜的塞曼分裂現(xiàn)象，計算汞光譜的塞曼分裂裂距以及電子的荷質(zhì)比，證實原子具有磁矩與空間取向量子化，進一步理解光的電磁理論。2.了解調(diào)節(jié)光學元件接近平行的方法，理解法布里—珀羅標準具的干涉原理并掌握其調(diào)整方法。實驗原理：根據(jù)原子理論，原子中的電子既作軌道運動又作自旋運動。原子的總軌道磁矩μL與總軌道角動量pL的關(guān)系為：（1）其中（2）原子的總自旋磁矩μS與總自旋角動量PS的關(guān)系為：（3）其中（4）上式（1）、（2）、（3）和（4）中：m為電子質(zhì)量，L為軌道角動量量子數(shù)，S為自旋量子數(shù)，?為普朗克常數(shù)除以2π。而對于原子的總磁矩μJ，其大小由下式確定：（5）其中（6）其中，J為總角動量量子數(shù)，g為朗德因子。本次實驗研究的汞原子的角動量耦合方式主要是LS耦合，存在（7）原子在磁場中的附加能量ΔE為：（8）其中，β為pJ與B的夾角。角動量在磁場中取向是量子化的，即：（9）其中，M為磁量子數(shù)。因此，（10）可見，附加能量不僅與外磁場B有關(guān)系，還與朗德因子g有關(guān)。磁量子數(shù)M共有2J+1個值，因此原子在外磁場中，原來的一個能級將分裂成2J+1個子能級。未加磁場時，能級E2和E1之間的躍遷產(chǎn)生的光譜線頻率ν為：（11）外加磁場時，分裂后的譜線頻率ν’為：(12)分裂后的譜線與原來譜線的頻率差Δν’為：能級之間的躍遷必須滿足選擇定則，。當ΔM=0時，產(chǎn)生π線，沿垂直于磁場方向觀察時，π線為光振動方向平行于磁場的線偏振光，沿平行于磁場方向觀察時，光強度為零，觀察不到。當ΔM=±1時，產(chǎn)生σ線，迎著磁場方向觀察時，σ線為圓偏振光，ΔM=+1時為左旋圓偏振光，ΔM=-1時為右旋圓偏振光。沿垂直于磁場方向觀察時，σ線為線偏振光，其電矢量與磁場垂直。根據(jù)上述的分裂規(guī)則，汞4358的在磁場中的理論分裂圖如下所示：110g=2-110g=3/2-1σσππσσ435.8nm注意事項：汞燈電壓高，注意安全。實驗結(jié)束后，必須將汞燈和電磁鐵電流調(diào)至零時，才能關(guān)閉供電箱電源開關(guān)。必須小心保持磁極，不要使磁極端面受撞或劃痕。磁鐵有強磁性，手表不要靠近。因筆型汞燈發(fā)出強紫外線，不要用眼睛直接觀察。使用特斯拉計測量磁感應(yīng)

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