2023年西安交大《塞曼效应实验报告》.pdf

塞 曼 效 应 实 验 报 告 应物 31 吕博成 学号：2120903010 塞曼效应 因子塞曼效应至今仍然是研究原子能级结构的重要方法之一通过它可以精确测定电子的荷质比一实验目的学习观察塞 1896 年，荷兰物理学家塞曼〔P.Zeeman 〕在实验中发现，当光源放在足够强的磁场中 时，原来的一条光谱线会分裂成几条光谱线，分裂的条数随能级类别的不同而不同，且分裂 的谱线是偏振光。这种效应被称为塞曼效应。 需要首先指出的是，由于实验先后以及实验条件的缘故，我们把分裂成三条谱线，裂距 按 波 数 计 算 正 好 等 于 一 个 洛 伦 兹 单 位 的 现 象 叫 做 正 常 塞 曼 效 应 〔洛 伦 兹 单 位  L eB 4 mc 〕。而实际上大多数谱线的塞曼分裂谱线多于三条，谱线的裂距可以大于也可 以小于一个洛伦兹单位，人们称这类现象为反常塞曼效应。反常塞曼效应是电子自旋假设的 有力证据之一。通过进一步研究塞曼效应，我们可以从中得到有关能级分裂的数据，如通过 能级分裂的条数可以知道能级的 J 值；通过能级的裂距可以知道 g 因子。 塞曼效应至今仍然是研究原子能级结构的重要方法之一，通过它可以精确测定 电子的荷 质比 。 一．实验 目的 1.学习观察塞曼效应的方法观察汞灯发出谱线的塞曼分裂 ； 2.观察分裂谱线的偏振情况以及裂距与磁场强度的关系； 3.利用塞曼分裂的裂距，计算电子的荷质比 e m 数值 。 e 二．实验原理 1、谱线在磁场中的能级分裂以小于一个洛伦兹单位人们称这类现象为反常塞曼效应反常塞曼效应是电子自旋假设的有力证据之一通过进一步研究 设原子在无外磁场时的某个能级的能量为 E ，相应的总角动量量子数、轨道量子数、 0 自旋量子数分别为 J 、L 、S 。当原子处于磁感应强度为 B 的外磁场中时，这一原子能级将 分裂为 2J 1层 。各层能量为 E E Mg  B 〔1 〕 0 B 其中 M 为磁量子数，它的取值为 J ，J 1 ，... ，J 共 2J 1个 ；g 为朗德因子 ； 为 B hc  玻尔磁矩 〔  〕；B 为磁感应强度 。 B  4 m 对于 L S 耦合 J （J 1）L （L 1）S （S 1） g 1 〔2 〕 2J （J 1） 假设在无外磁场时，光源某条光谱线的波数为 ~ 1