20201213 235923塞曼效应理科物理实验IV第7次报告(1).docx

北京科技大学 物理实验报告
: .

塞曼效应
实验报告
学院
41821054
班级
物理1802
学号
41821054
姓名
曾庆鸿
同组人 郭潇然 实验日期 第十周星期四
一、 实验目的与实验仪器
实验目的：
（1） 掌握观测塞曼效应的方法，理解原子磁矩及空间量子化等原子物理学概念；
（2） 学习法布里-珀罗标准具的调节方法以及 CCD 器件在光谱测量中的应用；
（3） 观察汞原子 谱线的分裂现象及偏振状态，由塞曼裂距计算电子荷质比。
实验仪器：
永磁塞曼效应实验仪主要由控制主机、笔形汞灯、毫特斯拉计探头、永磁铁、会聚透镜、
干涉滤光片、法布里－珀罗标准具、成像透镜、读数显微镜、导轨以及六个滑块组成。
二、实验原理
（要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式）
（1） 根据塞曼效应，汞原子态在磁场作用下附加磁能，由于轨道磁矩和电子自旋，能级再次分裂，汞原子光谱应在磁场作用下，产生分裂现象，从而出现超精细结构。
朗德g因子满足：
塞曼效应满足选择定则：
1) 当时，产生π线，垂直磁场观察时，得到光振动方向平行于磁场的线偏振光。平行磁场方向观察，光强度为零；
2) 当时，产生线。沿垂直于磁场的方向观察时，得到的都是光振动方向垂直于磁场的线偏振光。因此可以区分π光和σ光。
（2） F-P标准具是具有极高分辨本领的光谱仪器，其原理是多光束干涉，由以下公式给出了靠近干涉圆环中央处不同波长差的干涉花纹不重序时所允最大波长，该特征量称为色散范围：
（3） 谱线的波长差或波数差的测量，焦距为 f 的透镜使 F-P 标准具的干涉条纹成像在焦平面上，靠近中央各花纹的直径平方与干涉序成线性关系，由此可得到以下关系，
据此可以计算出汞原子相应的核质比。
三、实验步骤
（要求与提示：限400字以内）
（1） 检查实验仪器，查看光学仪器是否等高共轴，点燃汞灯，光束应该通过每个光学元件中心，此时通过望远镜可观察到同心干涉圆环，若不清晰，可适当调节望远镜。
（2） 器件检查完成后，打开磁场开关，此时用观察到圆环的分裂，出现超精细结构。
（3） 旋转偏振片，将σ成分的光消去，保留π成分的光。
（4） 用手机正对观察口拍下π成分的光谱，并记录中心磁场的磁感应强度 B。
四、数据处理
（要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片）
已知常数：，标准具间距d=2mm，理论荷质比e/m=×10e+11 C/kg。
当B=0时：
当B=：
用标尺量出相对数据如下：
级别
长度
k+1

k+1（a）

k+1（b）

k（a）

k

k（b）

k-1（a）
251