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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LeB4mc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

e

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。

=2dλ

（b）中心亮环的θ=0，此时：cosθ=1，故中心亮环的级次最大：k，依次向外由

max

不同直径的亮纹形成一套同心环。



22

2d1D8fk



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=mgμB

B

设有一频率为的光谱线，是由能级E和E之间的跃迁所产生，即：h=E-E。在磁场

2121

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：



h(EE)(EE)