【正文】 此時在電磁鐵插芯孔前加上波片，使圓偏振光變成線偏振光，旋轉(zhuǎn)偏振片，使分裂的兩條譜線中的一條消失，再反方向旋轉(zhuǎn)偏振片使消失的一條譜線重現(xiàn)而另一條譜線消失了，這樣可以證明分裂的兩條譜線是左、右旋偏振光。利用智能分析軟件可對譜線進(jìn)行分析，具體使用方法見“附錄“。打開磁場開關(guān)，逐漸加大電流至能看到分裂的九條譜線。 CCD的輸出視頻電纜接入電腦主機(jī)視頻輸入端，分別將電源插頭插入電源插座。精調(diào)：在實驗時仍需進(jìn)一步調(diào)整微調(diào)螺絲，直至在顯示器上觀察時圖像最清晰為止。觀察者的眼睛向著微調(diào)螺絲的方向移動時，圓環(huán)也會移動，這說明標(biāo)準(zhǔn)具的鏡片還沒嚴(yán)格平行。調(diào)節(jié)FP標(biāo)準(zhǔn)具的鏡片嚴(yán)格平行。將筆形汞燈插入兩線圈中間的燈架中，其接線分別接入電磁鐵前的接線柱上?！緦嶒瀮x器】WPZⅢ型塞曼效應(yīng)儀，計算機(jī)。若相鄰兩譜線條子譜線重疊，則在一個色散范圍內(nèi)只有條子譜線，此時相應(yīng)的磁場強(qiáng)度為。采用加大磁場的方法使某些分量錯序，并且正好與相鄰干涉序的另一些分量重疊（即錯序觀察法），從而測得磁場強(qiáng)度。 錯序觀察法：，其裂距相等為。設(shè)頻率為的譜線是由原子的上能級躍遷到下能級所產(chǎn)生的，則磁場中新譜線頻率變?yōu)?，則頻率差為＝－＝＝用波數(shù)差表示為＝＝，其中為洛倫茲單位，＝ 線和線：躍遷時的選擇定則：，當(dāng)＝時，垂直于磁場方向觀察時，產(chǎn)生的振動方向平行于磁場的線偏振光叫線；平行于磁場觀察時線成分不出現(xiàn)。 能級分裂原理：原子某一能級的能量為，在外磁場的作用下，原子會獲得附加能量＝ （*）其中為玻爾磁子＝；為電子質(zhì)量；為電子電荷；為磁量子數(shù)，＝，－1，……，－（共2＋1個值）；為朗德因子，＝由（*）式中可以看出，由于共有（2＋1）個值，所以原子的這個能級在外磁場作用下將會分裂為（2＋1）個能級，相鄰兩能級間隔為。【實驗原理】塞曼效應(yīng)：在外磁場作用下，由于原子磁矩與磁場相互作用，使原子能級產(chǎn)生分裂。至今塞曼效應(yīng)仍是研究能級結(jié)構(gòu)的重要方法之一。由于研究這個效應(yīng)，塞曼和洛侖茲共同獲得了1902年的諾貝爾物理學(xué)獎。1896年荷蘭物理學(xué)家塞曼（Pieter Zeeman）根據(jù)法拉第的想法，探測磁場對譜線的影響，發(fā)現(xiàn)鈉雙線在磁場中的分裂。改變觀察角度，看到虛像有何不同？通過有小孔的紙片觀察，在不同的部位看到的虛像有無不同？改變參考光束的強(qiáng)弱與遠(yuǎn)近，看到的情況有何不同？2. 物的共軛像－負(fù)1級衍射光（在0級光的另一側(cè)），用毛玻璃屏接收物體的共軛像。定影后的底片應(yīng)放在清水中沖洗5～10分鐘（長期保存的底片定影后要沖洗20分鐘以上），晾干。顯影定影溫度以20攝氏度最為適宜。它們由實驗室提供。5． 顯影及定影。靜置三分鐘后進(jìn)行曝光?？梢韵染毩?xí)一下快門的使用。（4）在底片處物光和參考光的光強(qiáng)比約為1:2 ～ 1:6，具體要視情況而定。2． 打開激光器，參照圖2擺好光路，使光路系統(tǒng)滿足下列要求：（1）物光和參考光的光程大致相等；（2）經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)展后的參考光應(yīng)均勻照在整個底片上，被攝物體各部分也應(yīng)得到較均勻照明。然后再把鋼板壓上?！緦嶒灢襟E】（一）全息記錄1． 調(diào)節(jié)防震臺。其極限分辨率為3000條每毫米。普通感光底片由于銀化合物的顆粒較粗，每毫米只能記錄幾十至幾百條，不能用來記錄全息照相的細(xì)密干涉條紋，必須采用高分辨率的感光底片（一般采用條紋寬度d的倒數(shù)表示空間頻率或感光材料的分辨率）。還有適當(dāng)縮短曝光時間，保持環(huán)境安靜都是有利于記錄的。從公式可知，當(dāng)角減小時，d增加，抗干擾性增強(qiáng)?？梢?，在記錄時條紋或底片移動1 mm，將不能成功地得到全息圖。從布拉格法則可知：條紋寬度，由此公式可以估計一下條紋的寬度。 一個穩(wěn)定性較好的防震臺。本實驗用多縱模HeNe激光器， nm，其相干長度約為20 cm。全息原理在1948年就已提出，但由于沒有合適的光源而難以實現(xiàn)。如前面提到的全息信息存儲和全息干涉分析就是分別應(yīng)用了所述的第三和第四個特點(diǎn)。在記錄時或改變物光與參考光之間的夾角，或改變物體的位置，或改變被攝的物體等等，一一曝光之后再進(jìn)行顯影與定影，再現(xiàn)時能一一重現(xiàn)各個不同的圖像。當(dāng)然，由于受光面積減少，成像光束的強(qiáng)度要相應(yīng)地減弱；而且由于全息圖變小，邊緣的衍射效應(yīng)增強(qiáng)而必然會導(dǎo)致像質(zhì)的下降。猶如通過小窗口觀察物體那樣，仍能看到物體的全貌。視差效應(yīng)很明顯。圖3 衍射再現(xiàn)圖示（二）、全息照相的主要特點(diǎn)和應(yīng)用全息照片具有許多有趣的特點(diǎn)：片上的花紋與被攝物體無任何相似之處，在相干光束的照射下，物體圖像卻能如實重現(xiàn)。此外還有一個實像，稱為共軛像。用一束參考光（在大多數(shù)情況下是與記錄全息圖時用的參考光波完全相同）照射在全息圖上，就好像在一塊復(fù)雜光柵上發(fā)生衍射，在衍射光波中將包含有原來的物光波，因此當(dāng)觀察者迎著物光波方向觀察時，便可看到物體的再現(xiàn)像。顯然，全息照片本身和原來物體沒有任何相似之處。干涉條紋的形狀和疏密反映了物光的位相分布的情況，而條紋明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上將物光的信息都記錄下來了，經(jīng)過顯影、定影處理后，便形成與光柵相似結(jié)構(gòu)的全息圖—全息照片。典型的全息記錄裝置如圖2所示：從激光器發(fā)出的相干光波被分束鏡分成兩束，一束經(jīng)反射、擴(kuò)束后照在被攝物體上，經(jīng)物體的反射或透射的光再射到感光底片上，這束光稱為物光波；另一束經(jīng)反射、擴(kuò)束后直接照射在感光底片上，這束光稱為參考光波。具體來說，全息照相包括以下兩個過程：波前的全息記錄利用干涉的方法記錄物體散射的光波在某一個波前平面上的復(fù)振幅分布，這就是波前的全息記錄。從光的干涉原理可知：當(dāng)兩束相干光波相遇，發(fā)生干涉疊加時，其合強(qiáng)度不僅依賴于每一束光各自的強(qiáng)度，同時也依賴于這兩束光波之間的相位差。圖1 波前干涉實物光路圖全息技術(shù)則完全不同，由全息術(shù)所產(chǎn)生的像是完全逼真的立體像（因為同時記錄下了物光的強(qiáng)度分布和位相分布，即全部信息），當(dāng)以不同的角度觀察時，就象觀察一個真實的物體一樣，能夠看到像的不同側(cè)面，也能在不同的距離聚焦。普通照相通常是通過照相機(jī)物鏡成像，在感光底片平面上將物體發(fā)出的或它散射的光波（通常稱為物光）的強(qiáng)度分布（即振幅分布）記錄下來，由于底片上的感光物質(zhì)只對光的強(qiáng)度有響應(yīng)，對相位分布不起作用，所以在照相過程中把光波的位相分布這個重要的信息丟失了。（一）、全息照相與全息照相術(shù)在介紹全息照相的基本原理之前，首先看一下全息照相和普通照相有什么區(qū)別。目前，全息技術(shù)在干涉計量、信息存儲、光學(xué)濾波以及光學(xué)模擬計算等方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這樣的照相把物光束的振幅和相位兩種信息全部記錄下來，因而稱為全息照相。【原 理】普通照相底片上所記錄的圖象只反映了物體上各點(diǎn)發(fā)光（輻射光或反射光）的強(qiáng)弱變化，也就是只記錄了物光的振幅信息，于是，在照相紙上顯示的只是物體的二維平面像，喪失了物體的三維特征。【實驗步驟】一；磁場調(diào)節(jié)1：磁場調(diào)至最低2：掃場調(diào)至最大（扭到頭）3：打倒檢波狀態(tài)二：尋找共振點(diǎn)1：信號源頻率固定 （目的是通過探針內(nèi)面積來改變頻率（用等幅波來調(diào)節(jié)）2：檢波指使器上指針控制在（1/23/4）之間，但不一定必須在這區(qū)間3：探針把樣品放在磁場中心位置（大概在90左右）4：緩慢旋轉(zhuǎn)活塞找到共振點(diǎn)（看指示器，找到潛振點(diǎn)）5：打倒掃場狀態(tài)，加磁場電流增大（—），此時出現(xiàn)共振信號三：微調(diào)出現(xiàn)后，輕微調(diào)節(jié)測微頭，調(diào)節(jié)單路調(diào)配器，樣品在磁場中的位置（微調(diào)活塞一點(diǎn)）使信號最好實驗四 全息照相實驗【目的要求】1． 了解全息照相記錄和再現(xiàn)的基本原理；2． 掌握漫反射全息照片的攝制方法及加深對全息照片特點(diǎn)的理解。（二）測定共振線寬，確定弛豫時間T2 用掃場信號作示波器掃描信號，可得到如圖2－5所示圖形。5．選做：實驗測得地磁場的水平分量地（南北向）。4．改變邊限振蕩器的頻率，在其頻率允許變化的范圍內(nèi)驗證公式（2－10）。注意觀察掃場信號大小不同對數(shù)字萬用表所測得的螺線管電流讀數(shù)的影響，并解釋其原因。（如何判斷？）（l）改變螺線管磁場B的大小，解釋示波器上觀察到 圖2－5共振線寬的測定的共振圖形的變化。（取與同方向為正值），若地磁場的水平分量 地=0，則有 ，所以 3．取掃場用的正弦電壓（交流50周），做為示波器的掃描信號?！咎崾尽康卮艌龅拇怪狈至吭谄鹱饔?，可設(shè)法消除地磁場垂直分量的影響。 （2）存在掃場信號時，如何測定共振頻率所對應(yīng)的螺線管磁場B。 2．加上掃場信號，（為什么？）用示波器內(nèi)掃描觀察共振信號。）圖 2—3 電子自旋共振信號 圖2—4 掃場部分的移相電路六、 實驗內(nèi)容（一）測定DPPH中電子的g因數(shù)（2－10），共振時有 對于自由電子。調(diào)節(jié)電阻R的大小，使輸入示波器X軸的信號與掃場磁場的變化同相位。頻率計用以測量邊限振蕩器的頻率用示波器觀察電子自旋共振信號時，X軸掃描信號可以用示波器的內(nèi)掃描，也可以用掃場信號。在螺線管磁場上還疊加上一個調(diào)場線圈，由市電經(jīng)變壓器提供50Hz掃場信號。邊限振蕩器的振蕩振幅非常微弱，共振時，樣品吸收射頻場能量，過限振蕩器的振幅將減小。邊限振蕩器、旋轉(zhuǎn)磁場B1的產(chǎn)生、掃場信號的作用請參看實驗一實驗裝置（二）、（三）、（四）的有關(guān)部分。螺線管磁場位于鉛垂方向，樣品置于螺線管磁場軸線的中點(diǎn)位置上，螺線管磁場B的計算公式如下（見圖2－2） (特斯拉) （2－11）式中n的單位：匝/m的單位：A。它由螺線管磁場及其電源、數(shù)字萬用表、掃場線圈及其電源、探頭（包括樣品）、邊限振蕩器、數(shù)字頻率計、示波器等構(gòu)成。對于晶體樣品可用同晶形的逆磁材料去稀釋順磁性離子。在固體樣品中這種情況更為突出。另外由于電子磁矩較大，相當(dāng)于樣品中存在許多小磁體，每個小磁體除了處在外磁場B之中還處于由其他小磁體所形成的局部磁場B′中。本實驗就是在弱場下，用很簡單的實驗裝置觀察電子自旋共振現(xiàn)象。核磁共振發(fā)生在射頻范圍，電子自旋共振則發(fā)生在微波頻率范圍。四．電子自旋共振與核磁共振的比較由于電子磁矩比核磁矩要大三個數(shù)量級（核磁子是波爾磁子的1／1848）。其分子式為（C6H5）2NNC6H2(NO2)3，結(jié)構(gòu)式為它的一個氮原子上有一個未成對的電子，構(gòu)