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1 原子分子物理实验1．什么是正常塞曼效应？什么是反常塞曼效应？早年把那些谱线分裂为三条而裂距（相邻两谱线的裂距差）按波数计算正好等于一个洛仑兹单位的现象叫正常塞曼效应。正常塞曼效应从机理上说是原子内纯轨道运动的塞曼效应，应用经典理论就能给与解释。JJ耦合中，各个电子轨道运动与电子自旋运动之间的相互作用，大于每个电子的轨道运动之间和自旋运动之间的相互作用。实际上大多数物质的谱线在磁场中分裂的谱线多于三条，谱线的裂距可以大于也可以小于一个洛仑兹单位，人们称之为反常塞曼效应。反常塞曼效应只有用量子理论才能得到满意的解释。LS耦合常见于轻元素中，各个电子轨道运动之间的相互作用和各个电子自旋运动之间的相互作用，大于每个电子的轨道运动和自旋运动之间的相互作用。2．汞的546.1nm谱线在外磁场中分裂为几条谱线？它们的偏振特性是怎么样的？汞546.1nm谱线在磁场中分裂成9条新谱线，其中对应m2g2-m1g1=0的线与原谱线相同，各相邻的分裂谱线波数差是L/2。当?m=0时，产生3条π线。沿垂直于磁场方向观测， π线为振动方向平行于磁场的线偏振光；沿平行磁场方向观测不到π线。当?m=±1时，产生6条σ线。沿垂直于磁场方向观测，σ线为振动方向垂直于磁场的线偏振光；沿平行磁场方向观测，σ线为圆偏振光。3．汞的546.1nm谱线在外磁场中分裂为9条谱线，在用法布里-珀罗标准具进行观察时，这些谱线所形成的干涉圆环有什么特点和规律？（a）在波长不变的情况下，同一级次k对应相同的入射角θ，形成一个亮环。（b）中心亮环的，此时：，故中心亮环的级次最大：，依次向外由不同直径的亮纹形成一套同心环。由此式可以看出：（a）干涉级k与圆环直径平方成线性关系，随着圆环直径的增大，条纹越来越密。（b）直径越大则干涉环的干涉级越小，中心圆环的干涉级最大。（c）对于同一干涉级k的干涉环，直径大则波长小。（d）同一波长λ的相邻k和（k-1）级两个圆环的直径平方差与k无关4．在汞的546.1nm谱线的塞曼效应试验中，怎样证明在平行于磁场方向观察所看到的谱线是圆偏振光？让光先通过四分之一波片然后再通过偏振片，旋转偏振片360°，若出现两次消光现象，即入射光为圆偏振光。5．在外磁场中光源发出的光谱线为什么会产生分裂？分裂的谱线为什么是有限条？原子中电子的运动导致原子具有磁矩，在磁场中，原子磁矩与外磁场的作用将引起原子能级的变化，其大小可以表示为：?E=mgμBB设有一频率为的光谱线，是由能级E2和E1之间的跃迁所产生，即：h=E2-E1。在磁场中上、下能级分裂后所产生的新谱线的频率与能级的关系为：波数差形式为：6．电子自旋共振与塞曼效应在机理上的区别？电子自旋共振研究的同一电子状态(基态)的不同塞曼能级本身之间的跃迁，这种跃迁只发生在相邻的塞曼能级之间。而塞曼效应则研究的是不同电子状态的能级间的跃迁，塞曼效应机理：原子中电子的运动导致原子具有磁矩，在磁场中，原子磁矩与外磁场的作用将引起原子能级的变化，通过能级间跃迁产生的谱线就会发生分裂。电子自旋共振：恒定磁场中，总角动量和对应的磁矩的空间取向是量子化的，与的相互作用导致磁偶极体系（由磁场和交变电磁场相互作用的体系）能级简并度的解除，产生塞曼分裂：式中磁量子数m是总角动量在外磁场方向的分量，m=J，J-1，…，-J。这2J+1个等距子能级间的跃迁服从?m=±1的偶极跃迁选择定则，相邻磁能级间距：如果在垂直于外磁场方向加一频率为的电磁辐射线偏振磁场，当满足时，电子在相邻磁能级间跃迁。这种在交变磁场作用下，电子自旋体系与外磁场相互作用所产生的塞曼能级间的共振吸收（和辐射）现象，称为电子顺磁共振。由于凝聚态（固相和液相）物质的顺磁性主要来源于未偶电子的自旋磁矩，因此现在更普遍地称为电子自旋共振。式（*）即为共振条件。7．什么样的物质可以观察到电子自旋共振现象？为什么？电子自旋共振只发生在具有未偶电子的顺磁材料中，因为只有当一个原子、离子或分子中所有电子的自旋磁矩与轨道磁矩的总合不为零，也就是这个原子、离子或分子是顺磁性的，其不为零的磁矩才能在外磁场中能级分裂。电子自旋共振（ESR）只能发生在原子固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此又称为电子顺磁共振（EPR）。8．朗德因子的物理意义是什么？表征原子的总磁矩和总角动量的关系。（1）若原子的磁矩完全由电子自旋磁矩贡献，此时：L=0、J=S，则：g=2。（2）若磁矩完全由电子的轨道磁矩所贡献，此时：S=0、J=L，则：g=1。（3）若自旋和轨道磁矩两者都有贡献，则g的值介乎1与2之间。9．怎样理解电子的自旋运动？自旋就是电子的一个内禀性质。电子自旋假设是经典物理学是无法接受的。如将电子自旋视为机械自旋，可证明电子自旋使其表面的切向线速度将超过光速，但电子自旋的概念是微观物理学中最重要的概念。（电