【正文】 系。利用塞曼分裂得裂距，計算電子得荷質(zhì)比數(shù)值。三、實驗原理 譜線在磁場中得能級分裂 設原子在無外磁場時得某個能級得能量為,相應得總角動量量子數(shù)、軌道量子數(shù)、自旋量子數(shù)分別為。當原子處于磁感應強度為得外磁場中時,這一原子能級將分裂為層。各層能量為(1)其中為磁量子數(shù),它得取值為，、,共個；為朗德因子；為玻爾磁矩()；為磁感應強度。對于耦合（2)假設在無外磁場時,光源某條光譜線得波數(shù)為(3）式中 為普朗克常數(shù)；為光速。而當光源處于外磁場中時,這條光譜線就會分裂成為若干條分線，每條分線波數(shù)為別為 hc B g M g M E EhcBm g g g g g）（）（1 1 2 2 0 1 2 0 0~1~ ~ ~ ~ + = D D + = D + =所以，分裂后譜線與原譜線得頻率差(波數(shù)形式)為（4)式中腳標 2 分別表示原子躍遷后與躍遷前所處在得能級,為洛倫茲單位(),外磁場得單位為(特斯拉)，波數(shù)得單位為。得選擇定則就是：時為 成分，就是振動方向平行于磁場得線偏振光,只能在垂直于磁場得方向上才能觀察到,在平行于磁場方向上觀察不到,但當時，得躍遷被禁止。時,為成分，垂直于磁場觀察時為振動垂直于磁場得線偏振光,沿磁場正方向觀察時,為右旋偏振光, ,塞曼分裂發(fā)上在單重態(tài)間，此時,無磁場時得一條譜線在磁場作用下分裂成三條譜線,其中對應得仍然就是態(tài),對應得就是態(tài),。,其上下能級得有關量子數(shù)值與能級分裂圖形如表 1—1 所示。表 1—1 原子態(tài)符號0 1 1 2 0、—1 ２、0、—2 1 ２ 2 3/2 ０、——２ 3/２、0、－3/—3 可見,得一條譜線在磁場中分裂成了九條譜線，當垂直于磁場方向觀察時，中央三條譜線為成分，兩邊各三條譜線為成分。沿磁場方向觀察時,成分不出現(xiàn),對應得六條線分別為右旋與左旋偏振光。法布里—珀羅標準具 塞曼分裂得波長差很小，波長與波數(shù)得關系為,若波長得譜線在得磁場中，分裂譜線得波長差約只有。因此必須使用高分辨率得儀器來觀察。本實驗采用法布里—珀羅（）標準具。標準具就是由平行放置得兩塊平面玻璃或石英玻璃板組成，在兩板相對得平面上鍍有高反射率得薄銀膜，為了消除兩平板背面反射光得干涉,每塊板都作成楔形。由于兩鍍膜面平行,若使用擴展光源，則產(chǎn)生等傾干涉條紋。，則在透鏡焦平面上得到一組同心圓環(huán)圖樣．在透射光束中,相鄰光束得光程差為(5）?。?）產(chǎn)生亮條紋得條件為（7）式中為干涉級次； 自由光譜范圍(標準具參數(shù)）或同一光源發(fā)出得具有微小波長差得單色光與（），入射后將形成各自得圓環(huán)系列。對同一干涉級,波長大得干涉環(huán)直徑小，所示。如果與得波長差逐漸加大，使得得第級亮環(huán)與得第()級亮環(huán)重合,則有（８)得出（9)由于大多數(shù)情況下，(８)式變?yōu)?并帶入（９）式,得到(10）它表明在中,當給定兩平面間隔后,入射光波長在間所產(chǎn)生得干涉圓環(huán)不發(fā)生重、分辨本領定義為光譜儀得分辨本領,對于標準具,它得分辨本領為(11)為干涉級次,為精細度,它得物理意義就是在相鄰兩個干涉級之間能分辨得最大條紋數(shù)。依賴于平板內(nèi)表面反射膜得反射率。（1２）反射率越高，精細度就越高，儀器能分辨開得條紋數(shù)就越多。利用標準具，通過測量干涉環(huán)得直徑就可以測量各分裂譜線得波長或波長差。參見圖２,出射角為得圓環(huán)直徑與透鏡焦距間得關系為 ,對于近中心得圓環(huán)很小，可以認為，于就是有(13)代入到(7）式中，得(14）由上式可推出同一波長相鄰兩級與級圓環(huán)直徑得平方差為(15)可以瞧出,由(１4)式與(15）式得得出 波長差(16)波數(shù)差(１7)用塞曼效應計算電子荷質(zhì)比 對于正常塞曼效應,分裂得波數(shù)差為代入測量波數(shù)差公式(17)，得（１8)若已知與,從塞曼分裂中測量出各環(huán)直徑,就可以計算出電子荷質(zhì)比。四、實 驗內(nèi)容 通過觀察綠線在外磁場中得分裂情況并測量電子荷質(zhì)比。在顯示器上調(diào)整并觀察光路。實驗裝置圖標準具光路圖(1)、在垂直于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況,用偏振片區(qū)分成分與成分,改變勵磁電流大小觀察譜線分裂得變化,同時觀察干涉圓環(huán)中成分得重疊.（2)、在平行于磁場方向觀察與紀錄譜線得分裂情況及變化。(3）、利用計算機測量與計算電子得荷質(zhì)比,打印結(jié)果。五、實驗結(jié)果 經(jīng)過測量可得=１5４、０mｍ＝160mmDk=1６0mmDｋ—１=25７、０ｍｍＤｋ’＝15４、0mmDk1′=２５5mｍ帶入上述公式可得電子得荷質(zhì)比取二者平均值得實驗誤差 E=(72—１、64)/１、７６=４、7% 六、誤差分析 n=1 代替而導致結(jié)果偏大。，因此光線方向分量有誤差。七、思考題 如何鑒別 FP 標準具得兩反射面就是否嚴格平行？如發(fā)現(xiàn)不平行應該如何調(diào)節(jié)?例如,觀察到干涉紋從中心冒出來，應如何調(diào)節(jié)? 答:實驗時當眼睛上下左史移動時候,圓環(huán)無吞吐現(xiàn)象時說明 F—,利用標準具上得三個旋鈕來調(diào)節(jié)水平。如果當眼睛向某方向移動，觀察到干涉紋從中心冒出來時，由干涉公式可得該處得等傾干涉條紋所對應得厚度較大。此時應調(diào)節(jié)旋扭減小厚度。相反若干涉條紋有吞吐現(xiàn)象則條紋得級數(shù)在減小，那么該處得等傾條紋對應得厚度較小,此時應調(diào)節(jié)旋扭增加厚度。最后直至干涉條紋穩(wěn)定,、已知標準具間隔圈厚度 d=５mｍ，該標準具得自由光譜范圍就是多大?根據(jù)標準具自由光譜范圍及 54１nm 譜線在磁場中得分裂情況，對磁感應強度有何要求?若 B=0、６2T, 分裂譜線中哪幾條將會發(fā)生重疊？ 標準具厚度 d=5mｍ自由光譜范圍 ,所用得 Hg 燈λ=541n ｍ，故Δλ＝065Ａ、故磁感應強度應大于 0、72T,若Ｂ=0、62T,、沿磁場方向觀察，Δm=1 與Δm＝１得躍遷各產(chǎn)生那種圓偏振光?用實驗現(xiàn)象說明。時，在垂直于磁場方向觀察到得都就是電矢量垂直于磁場得線偏振光，在平行于磁場方向上觀察到得都就是圓偏振光．這兩個輻射分量被稱為線。并且,當時，迎著或逆著磁場方向分別觀察到右旋或左旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線；當時，迎著或逆著磁場方向分別觀察到左旋或右旋前進得圓偏振光,這個分量被稱為線、結(jié)果如下：