关于塞曼效应的虚拟实验报告 前言： 1896年荷兰物理学家塞曼发现光谱线在磁场中发生分裂额现象，后来洛伦兹对其成功的做出了解释。塞曼效应的发现及其解释对研究原子中电子的角动量和反应角动量耦合作用的朗德因子等原子结构信息由重要作用。塞曼效应是法拉第磁效致旋光效应之后发现的又一个磁光效应。这个现象的发现是对光的电磁理论的有力支持，证实了原子具有磁矩和空间取向量子化。 实验背景： 塞曼效应的发现使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解，塞曼效应证实了原子磁矩的空间量子化，为研究原子结构提供了重要途径，被认为是19世纪末 20世纪初物理学最重要的发现之一。利用塞曼效应可以测量电子的荷质比。在天体物理中，塞曼效应可以用来测量天体的磁场。本实验采取Fabry-Perot（以下简称 F-P）标准具观察 Hg的546.1nm谱线的塞曼效应，同时利用塞满效应测量电子的荷质比。 实验原理： 一、塞曼分裂谱线与原谱线关系 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，所以其在磁场方向分量也量子化： ∴ 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： 其中： L为总轨道角动量量子数 S为总自旋角动量量子数 J为总角动量量子数 M只能取 J，J-1，J-2 „„ -J（共2J+1）个值，即 Δ E有(2J+1)个可能值。 无外磁场时的一个能级，在外磁场作用下将分裂成（2J+1）个能级，其分裂的能级是等间隔的，且能级间隔 2、塞曼分裂谱线与原谱线关系： (1) 基本出发点： ∴分裂后谱线与原谱线频率差 由于 为方便起见，常表示为波数差 定义为洛仑兹单位： 3、谱线的偏振特征： 塞曼跃迁的选择定则为： Δ M=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观察到，平行于磁场方向观察不到；但当Δ J=0时，M2=0到M1=0的跃迁被禁止。 当Δ M=±1时，为σ 成份，σ 型偏振垂直于磁场，观察时为振动垂直于磁场的线偏振光。 平行于磁场观察时，其偏振性与磁场方向及观察方向都有关： 沿磁场正向观察时（即磁场方向离开观察者：） Δ M= +1为右旋圆偏振光（σ +偏振） Δ M= -1为左旋圆偏振...
VIP
