塞曼效应实验报告完整版

塞曼效应实验报告完整版塞曼效应实验报告完整版学生姓名: 学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: 塞曼效应一、实验目的 1(观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进行比较。 2(学习观测塞曼效应的实验方法。 3(计算电子核质比。二、实验仪器 WPZ—?型塞曼效应实验仪三、实验原理塞曼效应:在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用，使原子能级 ,,产生分裂。垂直于磁场观察时，产生线偏振光(线和线);平行于磁场观察时，产生圆偏振光(左旋、右旋)。按照...

塞曼效应实验报告完整版学生姓名: 学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: 塞曼效应一、实验目的 1(观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进行比较。 2(学习观测塞曼效应的实验方法。 3(计算电子核质比。二、实验仪器 WPZ—?型塞曼效应实验仪三、实验原理塞曼效应:在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用，使原子能级 ,,产生分裂。垂直于磁场观察时，产生线偏振光(线和线);平行于磁场观察时，产生圆偏振光(左旋、右旋)。按照半经典模型，质量为m，电量为的电子e绕原子核转动，因此，原子具 B,E有一定的磁矩，它在外磁场中会获得一定的‎‎磁相互作用能，由于原子的磁 ,P矩与总角动量的关系为 JJ e,,gP (1) JJ2m 其中为朗德因子，与原子中所有电子德轨道和自旋角动量如何耦合成整g 个原子态的角动量密切相关。因此， e,,,,,,,,coscosEBgPB (2) JJ2m ,其中是磁矩与外加磁场的夹角。又由于电子角动量空间取向的量子化，这种磁相互作用能只能取有限个分立的值，且电子的磁矩与总角动量的方向相反，因此在外磁场方向上， h (3) ,,,,,cos,,1,,,？PMMJJJJ2, 学生姓名: 刘惠文学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: heJhM,,式中是普朗克常量，是电子的总角动量，是磁量子数。设:，B4m,称为玻尔磁子，为未加磁场时原子的能量，则原子在外在磁场中的总能量为 E0 (4) EEEEMgB,，,,，,00B 由于朗德因子与原子中所有电子角动量的耦合有关，因此，不同的角动g LS,量耦合方式其表达式和数值完全不同。在耦合的情况下，设原子中电子轨道运动和自旋运动的总磁矩、总角动量及其量子数分别为、、和、、,P,PLLLSSS，它们的关系为 eeh,,,，(1),PLL (5) LL222mm, eeh,,,，(1),PSS (6) SS2mm, PPP,,设与和的夹角分别为和，根据矢量合成原理，只要将二者JLSLJSJ ,在方向的投影相加即可得到形如(1)式的总电子磁矩和总轨道角动量的关J 系: ,,,,,,，coscosJLLJSSJ ePP,，(cos2cos),,LLJSSJ2m 222222PPPPPP，,,，eJLSJLS (7) ,，(2)222mPPJJ 222PPP,，eJLSP,，(1)J2Pm22J egP,Jm2 其中朗德因子为 JJLLSS(1)(1)(1)，,，，， (8) g,，1.2(1)JJ， JM由(,)式中可以看出，由于共有(2，1)个值，所以原子的这个能级在学生姓名: 刘惠文学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: g,BJB外磁场作用下将会分裂为(2，1)个能级，相邻两能级间隔为。因为由 g量子态决定，所以不同能级分裂的子能级间隔不同。 EE,21设频率为的谱线是由原子的上能级跃迁到下能级所产生的，则 h,,E,E21 ,h,,(E，,E),(E，,E),,2211磁场中新谱线频率变为，则 EE,,,,(MgMg)eB212211 ,,,,,h4,m频率差为,,,, ,(MgMg)eB2211~(Mg,Mg)L,,4,mc2211L用波数差表示为,,，其中为洛伦兹 Be,4,cmL单位，, ,,1. 线和线: ,M,M,M,021M,1跃迁时的选择定则:，， 0M当,时，垂直于磁场方向观察时，产生的振动方向平行于磁场的线偏 ,,振光叫线;平行于磁场观察时线成分不出现。 M,1当,时，垂直于磁场方向观察时，产生的振动方向垂直于磁场的线 ,M，1偏振光叫线;平行于磁场观察时，产生圆偏振光，,，偏振转向是沿磁 M,1场方向前进的螺旋转动方向，磁场指向观察者时，为左旋圆偏振,光;，偏振转向是沿磁场方向倒退的螺旋转动方向，磁场指向观察者时，为右旋圆偏振光。 2. 错序观察法: 1 L汞546.1nm谱线在磁场作用下分裂为9条子谱线，其裂距相等为。其2 ,,中3条线，6条线。采用加大磁场的方法使某些分量错序，并且正好与相邻 B干涉序的另一些分量重叠(即错序观察法)，从而测得磁场。强度学生姓名: 刘惠文学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: 对同一干涉序不同波长和的波长差关系为 : 其波数的关系为 '22DD,1kk～～vv,,1kk,22 2dDD,1kk, e m3. 计算荷质比: Be111e,,LL~,,2m224,cm因为各子谱线裂距为，所以波数差,,，则, ~c2，,,，4,~，，,,8c，0.23359,x，2d，,B, 四、实验内容 1. 调节F-P标准具。 2. 调整光路。 3. 观察观察汞绿线 546.1nm在加上磁场前后和不断增大磁场时的干涉圆环的变化情况;转动偏振片确定哪些谱线是π成份，哪些是σ成份;描述现象并加以理论说明。 4. 在励磁电流 I=3A(B=1.2T)条件下调出塞曼分裂的π谱线，用软件处理图片，测出 e/m的值。学生姓名: 刘惠文学号: 5502210039 专业班级:应物101班实验时间: 教师编号:T017 成绩: 五、实验数据处理 e,,，，，,,=1.77/ckg 由实验测得数据知: 测m ee，，,，，理测1.771.76,mmE,，,，,,100=100=0.57所以百分误差 e1.76，，理m 六、实验误差分析 1. 实验仪器的精准度不高 2.实验过程中画圈测圆的半径时，由于是目测的，导致无法精确 3.实验过程中有部分光线的干扰等等七、实验总结及体会 1.通过实验，是自己了解并掌握了塞满效应的基本原理。 2.由该实验的操作，又学会了测量荷质比的另一种方法。 3.掌握了 WPZ—?型塞曼效应实验仪的基本的使用操作。未加磁场的曲线图 ,曲线图曲线图 , ,，,曲线图

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