塞曼效应教案解析.ppt

1 * * § 6.5 塞曼效应（Zeeman Effect) 1896年，塞曼发现光源在磁场中的光谱线变宽了，仔细观察后，发现每一条谱线分裂成几条。 一、塞曼效应的实验事实 正常塞曼效应 镉6438.47埃红色谱线的分裂，将镉光源放到强磁场中。 垂直于磁场方向：光谱分裂成三条，其中一条在原来的位置，左右各两条，都是平面偏振光。 平行于磁场方向：中间的光谱消失，两边两条变成圆偏振光，频率高的偏振方向沿着磁场方向螺旋转动，频率低的偏振方向相反。 ?代表电矢量平行磁场的那条谱线?，代表电矢量垂直于磁场的谱线。 B? B? 无磁场 垂直于B方向观察 平行于B方向观察 横向观察，垂直于B的光的传播，看到三条偏振光；一条与B平行（?）；两条与B垂直（?） B? B? 无磁场 垂直于B方向观察 平行于B方向观察 钠黄光的塞曼效应： 2P1/2,3/2 2S1/2 跃迁产生5890埃和5896埃的两个黄光。 1896年塞曼发现光谱线在磁场中发生三分裂后，洛伦兹用经典的方法给出了理论的解释，所以又称为正常塞曼效应。 1897年，T. Preston发现，谱线的分裂可以不是三个，从而称为“反常塞曼效应”。理论的解释一直等到乌伦贝克-古兹米提出电子自旋的假设才得到完整的理论解释。 反常塞曼效应 1920年，索末菲将反常塞曼效应列为“原子物理悬而未决的问题”之一。 原子在磁场中能量的分裂 设有一个光谱是由能级E2向E1跃迁的结果，则： 如果考虑能级的分裂： 其中 为洛伦兹单位 二、塞曼效应的理论解释 选择定则 （产生? 线，当?J=0时，M2=0 M1=0除外） (产生?线) Cd6438埃的谱线是由 之间的跃迁，g都等于1，M2=2, 1, 0, -1, -2；M1=1, 0, -1。 格罗春图 M2g2 2 1 0 -1 -2 M1g1 1 0 -1 （M2g2 - M1g1）= 0 0 0 -1 -1 -1 1 1 1 ? ? ? ?0 L ?0 1D2 1P1 6438 无磁场 有磁场 Cd6438?的正常塞曼效应跃迁图 M Mg -1 -2 -1 -2 210 210 -1 -1 10 10 Cd6438能级跃迁：一共9种跃迁，对应3种能量差，中间谱线仍然在原来的位置，左右两条等于一个洛伦兹单位。 其中 为洛伦兹单位 Na黄光的塞曼效应 2P3/2 2P1/2 2S1/2 2S1/2 2P3/2 2P1/2 L S J M g Mg 0 1/2 1/2 ±1/2 2 ± 1 1 1/2 1/2 ±1/2 2/3 ±1/3 1 1/2 3/2 ±1/2±3/2 4/3 ±2/3 ±6/3 2S1/2 在外磁场中2P3/2分裂为四个塞曼能级， 间距为4 μBB /3； 2P1/2分裂为二，间距为 2μBBo/3 ； 2S1/2分裂为二，间距为 2μBBo 2P3/2 2S1/2 M 3/2 1/2 -1/2 -3/2 M2g2 6/3 2/3 -2/3 -6/3 M1g1 1 -1 -1/3 1/3 -5/3 -3/3 3/3 5/3 2S1/2 2P3/2 2P1/2 L S J M g Mg 0 1/2 1/2 ±1/2 2 ± 1 1 1/2 1/2 ±1/2 2/3 ±1/3 1 1/2 3/2 ±1/2±3/2 4/3 ±2/3 ±6/3 2P1/2 2S1/2 M 1/2 -1/2 M2g2 1/3 -1/3 M1g1 1