塞曼效应实验
- 实验负责人:王君
- 小组成员:张高龙
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1、科学素养
1896年,塞曼(P. Zeeman)发现把光源放置于足够强的磁场中时,磁场作用于光体,使其光谱发生变化,可把每一条谱线分裂成几条偏振化的谱线,这种现象称为塞曼效应。塞曼效应实验证实了原子具有磁矩和空间取向量子化,这一现象得到洛仑兹理论的解释。1902年塞曼因这一发现与洛仑兹共享诺贝尔物理学奖。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
- 观察汞546.1 nm 光谱线的横向和纵向塞曼效应。
- 了解用法布里-波罗(F-P)干涉仪波长差值的方法。
- 测量汞546.1 nm 塞曼分裂光谱线的波长差,并且测定e /m的值。
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搭建并调整好光路,在垂直磁场方向观察汞灯546.1nm谱线的塞曼分裂。在偏振片旋转一周过程中每隔30度记录观察到的干涉圆环图像,分析谱线偏振态。改变电磁铁励磁电流,记录不同磁感应强度下的干涉圆环,分析分裂谱线波数差与磁感应强度的依赖关系。 — 赵伟 2020/02/08 15:48
b)提升内容
在平行磁场方向观察汞灯546.1nm谱线的塞曼分裂谱线,使用1/4波片搭配偏振片分析分裂谱线的偏振态。 — 赵伟 2020/02/08 15:53
c)进阶内容
1.在垂直磁场方向记录塞曼分裂图像,测量干涉圆环直径推导公式计算电子荷质比或磁感应强度。
2.在垂直磁场方向记录塞曼分裂图像。测量磁感应强度用谱线重叠法计算电子荷质比。
— 赵伟 2020/02/08 15:54
d)高阶内容
3、能力培养
- 了解和掌握塞曼效应的原理
- 了解光的等倾干涉原理
- 了解几种光的偏振特性
4、知识点
- 塞曼效应
- 量子力学中的几种量子数含义
- 不同量子数之间的耦合
- 跃迁选择定则
5、学科关联
光学,原子物理,核物理,理论物理