PB04210254 秦自强
塞曼效应
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实验目的 实验原理 数据处理 思考题 原始数据
实验目的（回目录）
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? 通过观察并拍摄Hg（546.1nm）谱线在磁场中的分裂情况，测
e量其裂距并计算荷质比m
实验原理（回目录） 1. 谱线在磁场中的能级分裂 能级E 1和E 2之间的跃迁产生频率为v的光， hv?E2?E1 在磁场中，若上、下能级都发生分裂，新谱线的频率v’与能级的关系为 hv'?(E2??E2)?(E1??E1)?(E2?E1)?(?E2??E1)?hv?(M2g2?M1g1)?BB 分裂后谱线与原谱线的频率差为 ?v?v?v'?(M2g2?M1g1)?BBh 代入玻尔磁子?B?eh4?m，得到 ?v?(M2g2?M1g1)eB 4?m等式两边同除以c，可将式表示为波数差的形式
???(M2g2?M1g1)L?eB4?mc，则
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eB4?mc
令
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???(M2g2?M1g1)L
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L称为洛伦兹单位，
L?B?46.7m?1?T?1
2. 实验方法
a) 观察塞曼分裂的方法 一般情况下标准具反射膜间是空气介质，n?1，因此，干涉极大值为 2dcos??K? i. 自由光谱范围 2dcos??m?1?(m?1)?2 则 ????2??1??2m 由于F-P标准具中，在大多数情况下，cos??1，所以上式中 因此 ???m?2d?1 ?1?22d 22??????1212， 近似可认为则
????22d
用波数差表示
ii. 分辨本领
???12d
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?定义??为光谱仪的分辨本领，对于F-P标准具，分辨本领
??KN ??
N依赖于平板内表面反射膜的反射率R，
N??R1?R
K?2d? 将K与N代入得 ?2d?R?KN????(1?R) b) 测量塞曼分裂谱线波长差的方法 D2 cos??1?2sin?1??1?2 228f2??2代入得 ?D2? 2dcos??2d??1?8f2???K? ?? ?D?D22K?14f2??D? D2K2?Db2?Dad22?a??b?(Db?Da)??2?D2?D24fKK?K?1????K ?将K?2d?代入，得波长差 ????? 22??2d?DK?1?DK??2?Db2?Da2?波数差
21?Db2?Da????222d??DK?1?DK??? ?第4页/共7页
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ec) 用塞曼分裂计算荷质比m
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对于正常塞曼效应，分裂的波数差为
???L?eB4?mc
代入测量波数差公式得
2e2?c?Db2?Da??22mdB??DK?1?DK???? 已知d和B，从塞曼分裂的照片测出各环直径，就可计算e/m。
数据处理（回目录） 1. 调节光路共轴 调节两个透镜的位置使成像最清晰，并调节2㎜的F-P标准具到最佳分辨状态，即要求两个镀膜面完全平行。此时用眼睛直接观察F-P标准具，当眼睛上、下、左、右移动时，圆环中心没有吞吐现象。 操作时应注意，由d=sinθkλ，d越大级次越高。一次向某方向眼睛移动时，若吐出圆环，说明该方向上的d较大，则应拧紧相应的螺钉。 2. 用2mm的F-P标准具观察Hg546.1nm谱线的塞曼分裂 π成分振向与磁场平行，σ成分与磁场垂直。理论上把偏振片调至铅垂时为σ成分，水平是为π成分。
实验时，调至水平时，观察到中间3条亮线，说明为π成分。调至铅垂时，观察到只剩6条亮线，中间3条消失。
3. 用5mm的F-P标准具观察Hg546.1nm谱线的塞曼分裂光谱重
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塞曼效应(6)
