1、塞曼效應實驗報告04級11系姓名：徐文松學號：PB04210414日期：2006.04.28實驗名稱塞曼效應實驗目的觀察Hg(546.lnm)譜線在磁場中的分裂情況，學習塞曼效應的現象和原理。實驗原理1. 譜線在磁場中的能級分裂將光源置于足夠強的磁場中是，由于磁場的作用，光譜將發生分裂，一條譜線將分裂成幾條譜線，這種現彖稱為塞曼效應。光譜分裂的波數差滿足Acr=(M2g2-M1)L其中L稱為洛倫茲單位，厶=3x46.7尸廠1塞曼躍遷的選擇定則為：AM=0,為Ji成分，是振動方向平行于磁場的線偏振光，只在垂直于磁場的方向上才能觀察到；A/W=±l,為c成分，垂直于磁場觀察時為振動垂直于

2、磁場的線偏振光，沿磁場正向觀察時，為圓偏振光。以汞的546.1mn譜線為例，說明譜線分裂情況。如圖一，546.1nm條譜線在磁場中分裂成九條線，垂直于磁場觀察，中間三條譜線為兀成分，兩邊各三條譜線為。成分；沿著磁場方向觀察，兀成分不出現，對應的六條。線分別為右旋圓偏振光和左旋圓偏振光。分裂后的譜線與原譜線的波數差=厶=B。4刃必用成分C成分PR-Hu誥統在磁場中的分裂2觀察塞曼分裂的方法®>CIP31/4波片濾光片偏振片d透玻K透鏡塞曼分裂的波長差很小，要觀察如此小的波長差，需采用高分辨率的儀器：法布里-玻羅標準具，光路圖如右：一般情況下標準具反射膜間是空氣介質，"2

3、1,因此，干涉極人值為2c/cos&=KaA（7=定義為標若入射光的波長在準具的自由光譜范I韋I。它表明在給定間隔圈厚度d的標準具中,幾/1+ZU之間（或波數在bb+Ab之間），所產生的干涉圓壞不重疊。當兩條譜線剛好重疊時，裂距山因此此時B=Tm2dxnx46.7實驗內容1. 調節光路共軸調節兩個透鏡的位置使成像最清晰，并調節F-P標準具到最佳分辨狀態，即要求兩個鍍膜面完全平行。此時用眼睛直接觀察F-P標準具，當眼睛上、下、左、右移動時，圓壞中心沒有吞吐現彖。2. 用間隔圈厚度d=2mm的F-P標準具觀察Hg546.1mn譜線的塞曼分裂（1）在垂直于磁場方向觀察，改變偏振片光軸方向可以

4、看到兀成分有時出現，有時消失，而。成分始終存在。（2）平行于磁場方向觀察，沿磁場方向觀察。線，能通過偏振片與4波片鑒別左旋4圓偏振光和右旋圓偏振光，這將在實驗思考題3中詳細討論。3. 用間隔圈厚度d=5mm的F-P標準具觀察Hg546.1mn譜線的塞曼分裂勵磁電流調至最小值，緩慢増加勵磁電流，觀察第K級圓壞與第（K-1）級圓壞的重疊或交叉現彖（主要觀察。成分的重疊或交叉）。現象電流（A）磁場強度（KGs）1111111.125.81111'11111111111.326.71'111'1111111111.567.8'1111111IIIIII2.139.211

5、111丨丨丨丨丨丨33611.211111B=Tm=kGsm2dxnx46.72dxnx4.67又d=4.995inin再根據圖一町得n，所以有現象11磁場強度理論值（KGs）1111|45.3611111111111111113.56.12'11丨11丨1111111137.14*1111111|丨丨|丨12.58.5711111丨丨丨丨丨1210.721111理論值與實驗測得的值比較接近，但也存在較人誤差，分析原因如下：1. 實驗中所測位置的磁場強度與光源處的磁場強度有所不同，從實驗測得的值均偏大于理論值，猜測實驗中所測位置的磁場強度人于光源處的磁場強度；2. 出現以上5種現彖的準

6、確位置不易判斷，在比較人一個電流范圍內觀察，均出現了重合現彖，靠肉眼不能分辨何時為恰好重合。思考題1.如何鑒別F-P標準具的兩反射面是否嚴格平行，如發現不平行應該如何調節？例如，當眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來，應如何調節？答：用眼睛直接觀察F-P標準具，當眼睛上、下、左、右移動時，圓壞中心沒有吞吐現彖，即說明F-P標準具的兩反射面是否嚴格平行。若眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來，根據公式2dcos&=K/l可得，K增人，相應d增人，因此該方向F-P標準具的兩反射面距離較人，應調小該方向距離或調大相反方向距離。3. 沿著磁場方向觀察，AM=+1和酗=-1的躍遷各產生哪種圓偏振光？試用實驗現彖說明之。答：AM=+1為右旋圓偏振光，AM=-1為左旋圓偏振光。先討論如何通過偏振片與4波片鑒別左旋圓偏振光和右旋圓偏振光4先讓光通過仝波片（設波片快軸位于水平方向）此時左旋圓偏振光和右旋圓偏振4光均會變成線偏振光，但偏