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塞曼效应实验报告 塞曼效应试验试验原理1、磁矩在外磁场中受到的作用(1)原子总磁矩在外磁场中受到力矩的作用： 其效果是磁矩绕磁场方向旋进，也就是总角动量〔PJ〕绕磁场方向旋进2)磁矩在外磁场中的磁能： 由于或在磁场中的取向量子化，所以其在磁场方向重量也量子化： ∴原子受磁场作用而旋进引起的附加能量 M为磁量子数g为朗道因子，表征原子总磁矩和总角动量的关系，g随耦合类型不同〔LS耦合和jj耦合〕有两种解法在LS耦合下： 2、塞曼分裂谱线与原谱线关系：(1) 根本启程点： ∴分裂后谱线与原谱线频率差 由于 定义为洛仑兹单位： 3、谱线的偏振特征：塞曼跃迁的选择定那么为： ΔM=0 时为π成份〔π型偏振〕是振动方向平行于磁场的线偏振光，只有在垂直于磁场方向才能视察到，平行于磁场方向视察不到；但当ΔJ=0时，M2=0到M1=0的跃迁被制止 当ΔM=±1时，为σ成份，σ型偏振垂直于磁场，视察时为振动垂直于磁场的线偏振光 平行于磁场视察时，其偏振性与磁场方向及视察方向都有关：沿磁场正向视察时〔即磁场〕方向离开视察者：? ΔM= +1为右旋圆偏振光〔σ+偏振〕 ΔM= -1为左旋圆偏振光〔σ-偏振〕 也即，磁场指向视察者时：⊙ ΔM= +1为左旋圆偏振光 ΔM= -1为右旋圆偏振光在辐射的过程中，原子和发出的光子作为整体的角动量是守恒的。

分析的总思路和总原那么: 原子在磁场方向角动量为 ∴在磁场指向视察者时：⊙B当ΔM= +1时，光子角动量为，与同向电磁波电矢量绕逆时针方向转动，在光学上称为左旋圆偏振光ΔM= -1时，光子角动量为，与反向电磁波电矢量绕顺时针方向转动，在光学上称为右旋圆偏振光 标准具在空气中运用时，干预方程〔干预极大值〕为 试验内容1.分析在垂直于磁场与平行于磁场方向视察Hg 546.1nm谱线在磁场中的分裂，区分π，σ+，σ-谱线，并确定磁场方向 2.设计方案，选用适宜的F—P标准具和变更磁感应强度，验证塞曼分裂的裂距与磁感应强度B的关系 3.设计方案用塞曼分裂的波数差计算电子的荷质比 4.探讨塞曼效应探究原子内部能级构造的方法和应用 试验仪器F-P标准、汞灯、棱镜摄谱仪、毫特斯拉计、滤波片、1/4波片、[线]偏振片、[凸]透镜、试验操作 数据处理读数1谱线 读数2读数3读数4读数平均值(mm) 71.8250 79.9101 76.8258 76.6073 76.6775 (mm) 71.8345 79.9168 76.83040 76.6260 76.6730 76.7830 76.9104 77.0065 77.0630 (mm) 71.8182 79.9200 76.8278 76.6010 76.6771 76.7760 76.8792 77.0080 77.0551 (mm) 71.8320 79.9200 76.8330 76.6208 76.6890 76.7770 76.9080 77.0080 77.0655 (mm) 71.82742 79.91670 76.82920 76.61378 76.67915 76.77955 76.810168 77.01012 77.06020 Fe标准谱线〔左右两条〕 无磁场时Hg待测谱线 Hg在磁场中的分裂待测谱线〔从左至右〕 76.7822 76.8971 77.0180 77.0573 表格1各谱线位置在阿贝比长仪下的读数5.2由得到的各谱线的位置运用内插法计算各谱线的波长计算各谱线运用内插法，即公式〔13〕，为了计算便利，将其写成以下形式：?x??1??2??1x2?x1?(x?x1)〔14〕在公式〔14〕中，格3： x1、x2和x分别表示波长为?1、?2和?x的谱线的位置。

计算结果见表波长试验测得值谱线位置谱线 (mm) 71.82742 79.91670 (A) 4367.5811 4352.7371 ?备注 Fe标准谱线〔左右两条〕 确定 无磁场时Hg待测谱线 76.82925 4358.40264 76.61378 4358.710104 4358.67808 4358.49384 4358.27524 4358.07073 4357.97884 波长试验测得值由内插法公式〔14〕得出 Hg在磁场中的分裂待测谱线〔从左至右〕 76.67915 76.77955 76.810168 77.01012 77.06020 表格2用内插法计算各谱线的波长5.3由已测得的Hg在磁场中的分裂光谱线估算磁感应强度，见表格4：Hg在磁场中的分裂谱线波长?与无磁场时Hg谱线的理论波数差 ?洛伦兹单位L的计算值计算出的磁感应强度值备注 (A) 4358.710104 4358.67808 4358.49384 4358.27524 4358.07073 4357.97884 (cm?1) 1.04067 0.966604 0.960205 1.34136 1.16495 1.11562 B(T) 2.23 2.07 2.06 2.87 2.49 2.39 无磁场时Hg谱线的波长已测得是4358.40264? ?2L? ?1.5L? ?0.5L? 0.5L? 1.5L? 2LA；磁感应强度由公式〔12〕计算得出 ?表格3磁感应强度的估算取其平均值为对磁感应强度的估测值，即B估＝2.35T，而实际所加磁感应强度为B实＝2.2T??，相对误差为B实?B估B实?101%?6.89%。

误差分析：1〕试验室给出的磁感应强度B与试验仪器得到的实际磁场有差异，即B并不严格等于2.2T； 2〕用阿贝比长仪测量谱线位置时，由于谱线粗细不同，导致测量误差；结论本次试验运用光栅摄谱法视察到了在外磁场下Hg谱线的分裂状况，干脆验证了塞曼效应；还以Fe谱线作为标准谱，用内插法测得了各谱线的波长，并以此故测了外加磁感应强度B，根本实现了定量验证和分析本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页。