塞曼效应实验报告完整版

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塞曼效应实验报告

引言：

塞曼效应是物理学中的一个重要现象，它揭示了原子和分子在磁场中的行为。本实验旨在通过观察和分析塞曼效应，深入了解原子和分子的磁性质，并探索其在科学研究和应用领域的潜在价值。

实验装置：

本实验所使用的装置主要包括：磁场产生装置、光源、光栅、光电探测器等。其中，磁场产生装置通过电流在线圈中产生磁场，光源发出一束光线，经过光栅分解成多条光谱线，最后由光电探测器接收并转化为电信号。

实验步骤：

1. 首先，将磁场产生装置放置在实验台上，并通过电源调节线圈中的电流，使得磁场强度达到所需的数值。

2. 将光源对准光栅，确保光线垂直入射，并调节光源的亮度，使得光线足够明亮。

3. 调整光栅的角度，使得光线经过光栅后分解成多条光谱线。

4. 将光电探测器放置在光谱线的路径上，并连接到示波器上，以观察电信号的变化。

5. 在无磁场的情况下，记录下光电探测器接收到的电信号的强度，并作为基准值。

6. 开启磁场产生装置，调节电流，使得磁场强度逐渐增大。观察并记录下光电探测器接收到的电信号的变化情况。

实验结果与分析：

在实验中，我们观察到了明显的塞曼效应。当磁场强度逐渐增大时，光电探测

器接收到的电信号发生了明显的变化。这是因为原子和分子在磁场中会发生能

级的分裂，导致光谱线的位置发生变化。通过对实验数据的分析，我们可以得

出以下结论：

1. 塞曼效应的大小与磁场强度成正比。当磁场强度增大时，塞曼效应的程度也

随之增加。这与塞曼效应的理论预测相符。

2. 塞曼效应的方向与磁场方向有关。根据实验结果，我们可以确定光谱线的分

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[实验报告标题]

[摘要]

本实验通过实验测量了在磁场中的谱线分裂现象，即塞曼效应。利用自制的光学仪器测量了铯原子的谱线分裂，验证了磁场对谱线的影响。实验结果表明，在磁场存在下，谱线会发生分裂，且分裂数量与磁场的强度正相关。本实验对于深入理解原子光谱和量子力学有重要的意义。

[引言]

塞曼效应是物理学中一个重要的现象，它揭示了磁场对于原子能级结构的影响。塞曼效应通过分裂原子的光谱线，使我们能够更加准确地研究原子结构和磁场的关系。塞曼效应的发现对于量子力学和磁学的发展起到了重要的推动作用。本实验旨在利用自制的光学仪器观察和测量铯原子的塞曼效应，并验证磁场对于谱线分裂的影响。

[实验原理]

塞曼效应是指原子在外加磁场作用下，能级发生分裂，不同能级对应的谱线分成多条。根据塞曼效应的原理，我们可以通过测量分裂后的谱线数量来间接测量磁场的强度。

塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。正常塞曼效应是指能级的劈裂符合朗德因子gJ的规律，而反常塞曼效应则不符合。

根据塞曼效应的原理，我们可以得到塞曼能级的能量差公式为:

ΔE=gJμBΔM

其中，ΔE是能级的能量差，gJ是朗德因子，μB是玻尔磁子，ΔM

是能级的劈裂数。

[实验步骤]

1.搭建实验装置：使用自制的光学仪器搭建实验装置，包括光源、单

色仪、磁场系统和光电倍增管。

2.调节光源和单色仪：使用准直的光源和单色仪，使光线垂直入射并

通过单色仪的狭缝得到单色光。

3.加入磁场：打开磁场系统，通过调节电流和磁场方向，使得磁场垂

直于光线传播的方向。

4.观察光谱：在磁场存在下，观察光谱线的变化，记录分裂后的谱线

塞曼效应实验报告(完整版)

南昌大学物理实验报告

学生姓名：学号： 5502210039 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017 成绩：

塞曼效应

一、实验目的

1．观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进行比较。

2．学习观测塞曼效应的实验方法。 3．计算电子核质比。

二、实验仪器

WPZ —Ⅲ型塞曼效应实验仪

三、实验原理

塞曼效应：在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用，使原子能级产生分裂。垂直于磁场观察时，产生线偏振光（π线和σ线）；平行于磁场观察时，产生圆偏振光（左旋、右旋）。

按照半经典模型，质量为m ，电量为e 的电子绕原子核转动，因此，原子具有一定的磁矩，它在外磁场B 中会获得一定的磁相互作用能E ∆，由于原子的磁矩J μ与总角动量J P 的关系为 2J J e

P m

μ=（1）其中g 为朗德因子，与原子中所有电子德轨道和自旋角动量如何耦合成整个原子态的角动量密切相关。因此，

cos cos 2J J e

E B g P B m

μαα∆=-=-（2）其中α是磁矩与外加磁场的夹角。又由于电子角动量空间取向的量子化，这种磁相互作用能只能取有限个分立的值，且电子的磁矩与总角动量的方向相反，因此在外磁场方向上， cos ,,1,,2J h

P M

M J J J απ

-==--（3）

南昌大学物理实验报告

学生姓名：刘惠文学号： 5502210039 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017 成绩：

式中h 是普朗克常量，J 是电子的总角动量，M 是磁量子数。

设：4B he

μπ=，称为玻尔磁子，0E 为未加磁场时原子的能量，则原子在外在磁场中的总能量为 00B E E E E Mg B μ=+∆=+（4）

实验-塞曼效应

实验三塞曼效应

实验目的：

1．观察汞5461埃光谱线的塞曼效应，并测量它分裂的波长差。 2．测定电子的荷质比e/m 值。

实验原理：

当光源置于外磁场中，光源发出的每一条光谱线都将分裂成几条波长相差很小的偏振化分谱线，这一现象称为塞曼效应。

设原子某一能级的能量为E 0，在磁感应强度为B 的外磁场的作用下，原子将获得

附加的能量∆E ：

∆E=Mg B μ B

M 为磁量子。M=J,J-1,…..,-J,共有(2J+1)个值。因此，原来的一个能级将分裂成(2J+1)

个子能级。子能级的间隔相等，并正比于B 和朗德因子g ，对于L-S 耦合的情况：

g=1+

)

1(2)

1()1()1(++-+++J J L L S S J J

式中B μ为玻尔磁子，B μ=

he π4。

设频率为υ的光谱线是由原子的上能级E 2跃迁到下能级E 1所产生（h υ= E 2- E 1），在外磁场的作用下，上下两能级各获得附加能量∆E 2，∆E 1，因此，每个能级各分裂成（2J 2+1）个和（2J 1+1）个子能级。这样，上下两个子能级之间的跃迁，将发出频率为υ'的谱线，并有

h υ'=（E 2+∆E 2）-（ E 1+∆E 1）

= （E 2- E 1）+（∆E

-∆E 1）

= h υ+（M 2g 2- M 1g 1）B μ B

分裂后的谱线与原谱线的频率差将为

∆

υ=（M 2g 2- M 1g 1）B μB/hc

=（M 2g 2- M 1g 1）L

其中L=B μB/hc=4.67*105-B(cm 1-)

L 称为洛仑兹单位，正是正常塞曼效应所分裂的裂距。在能级跃迁时，磁量子数受到选择性定则和偏振定则所限制。 1.选择性定则：∆M =M 2- M 1=0（当∆J=0 M 1=0 M 2=0 被禁止） ∆M=±1 2.偏振性定则：

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报告标题：塞曼效应实验

I.实验目的

本实验旨在通过模拟和观察塞曼效应，以加深对其机理的理解。

II.实验原理

塞曼效应是一种电磁学效应，能够在一个可逆的非线性系统中产生特殊的振荡行为，并可以在实验中得到观察。该效应的本质是由于振子实体和振子系统之间存在耦合、反馈所致。

III.实验装置

本实验采用塞曼效应实验装置，由振子、激励电路、检测电路及检测仪组成。

IV.实验步骤

1. 用激励电路给振子施以外力，使振子振荡起来，检测电路会检测振子的振幅和频率，并将数据显示在检测仪上；

2. 逐渐增大激励电路的电流，观察振子振幅和频率的变化；

3. 逐渐减小激励电路的电流，观察振子振幅和频率的变化；

4. 重复上述步骤，观察塞曼效应的变化。

V.实验结果

随着激励电路的电流的增加，振子的振幅和频率也会随之增大，当电流达到一定程度时，振子的振幅和频率开始急剧减小，甚至几乎停止振动，然后再慢慢回升，这正是塞曼效应的表现。

VI.实验总结

本实验通过模拟和观察塞曼效应，加深了对其机理的理解。实验结果表明，在激励电路的电流达到一定程度时，振子的振幅和频率开始急剧减小，甚至几乎停止振动，然后再慢慢回升，这正是塞曼效应的表现。

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塞曼效应的实验报告

塞曼效应

一、实验目的

1、研究塞曼分裂谱的特征

2、学习应用塞曼效应测量电子的荷质比和研究原子能级结构的方法。

二、实验原理

对于多电子原子，角动量之间的相互作用有LS耦合模型和JJ耦合某型。对于LS耦合，电子之间的轨道与轨道角动量的耦合作用及电子间自旋与自旋角动量的耦合作用强，而每个电子的轨道与自旋角动量耦合作用弱。

原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受

到力矩的作用而绕磁场方向旋进，可以证明旋进所引起的附加能量为

二E 二Mg」B B ( 1)

其中M为磁量子数，卩B为玻尔磁子，B为磁感应强度，g是朗德因子。朗德因子g表征原子的总磁矩和总角动量的关系，定义为

g =1 . J(J T)-L(L 1) S(S 1)

- 2J(J 1)

其中L为总轨道角动量量子数，S为总自旋角动量量子数，J为总角动量量子数。磁量子数M只能取J， J-1，J-2，…，-J，共(2J+1)个值，也即AE有

(2J+1 )个可能值。这就是说，无磁场时的一个能级，在外磁场的作用下将分裂成(2J+1)个能级。由式(1)还可以看到，分裂的能级是等间隔的，且能级间隔正比于外磁场B以及朗德因子g。

能级E1和E2之间的跃迁产生频率为v的光，其中

hv = E2 - E1

在磁场中，若上、下能级都发生分裂，新谱线的频率v '满足

hv'=(E2址2)-匕.迟)=库2 -巳)(汨2 - EJ = hv (M2g2 -皿鸟广皐

即分裂后谱线与原谱线的频率差为

* 4B B

：v =v - v' = (M 2g2 - Mj)二(3)

实验报告塞曼效应

题目：实验报告-萨曼效应

一、引言

塞曼效应是指原子核或原子自旋在外磁场中的能级分裂现象。其原理是：当原子核或原子自旋进入外磁场时，它的能级将会发生分裂，分裂的程度与外磁场的强弱有关。这种效应的发现对研究原子核、原子结构以及核磁共振等领域产生了重要影响。本实验就是要通过测量并分析原子核在外磁场中的分裂现象，来探究塞曼效应的基本原理。

二、实验目的

1. 观察并分析原子核在外磁场中的能级分裂现象；

2. 确定原子核能级的分裂规律；

3. 探究外磁场强度对能级分裂的影响。

三、实验仪器与方法

1. 仪器：萨曼效应实验装置、数字照相机、计算机等；

2. 方法：

a) 将所需的原子核放置在实验装置中，使其位于外磁场中；

b) 调整外磁场的强度，保持稳定；

c) 使用数字照相机拍摄原子核的能级分裂图像；

d) 将图像导入计算机，利用图像处理软件进行分析。

四、实验结果与数据处理

1. 实验现象：根据测量结果，所有原子核的能级在外磁场中均发生了分裂现象；

2. 数据处理：通过对分裂图像的测量和分析，得到了原子核能级分裂的数量和间距等数据；

3. 数据结果：经过实验，我们发现能级分裂的数量与外磁场的强度成正比，而能级分裂的间距与外磁场的强度成反比。

五、实验讨论

1. 本实验结论与理论预期基本一致，说明塞曼效应的存在是客观存在的现象；

2. 外磁场的强度可以影响原子核能级的分裂，这与塞曼效应的基本原理相符；

3. 在实验过程中可能存在的误差源包括外磁场非均匀性、原子核数目的变化、图像处理软件误差等。

六、实验总结

本实验通过观察和分析原子核在外磁场中的能级分裂现象，验证了塞曼效应的存在，并进一步研究了外磁场强度对能级分裂的影响。实验结果与预期一致，进一步加深了对塞曼效应的理解。然而，实验中也发现了一些潜在的误差源，需要进一步的研究和改进。总体而言，本实验取得了较好的结果，对深入研究原子核与原子结构等领域具有一定的意义。

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北昌大教物理真验报告之阳早格格创做

教死姓名：教号：5502210039博业班级：应物101班

真验时间：西席编号：T017结果：

塞曼效力

一、真验手段

1．瞅察塞曼效力局面，把真验截止与表面截止举止比较. 2．教习瞅测塞曼效力的真验要领.

3．估计电子核量比.

二、真验仪器

WPZ—Ⅲ型塞曼效力真验仪

三、真验本理

塞曼效力：正在中磁场效率下，由于本子磁矩与磁场相互效率，使本子能级爆收团结.笔直于磁场瞅察时，爆收线偏偏振光（π线战σ线）；仄止于磁场瞅察时，爆收圆偏偏振光（左旋、左旋）.

依照半典范模型，品量为m，电量为e的电子绕本子核转化，果此，本子具备一定的磁矩，它正在中磁场B中会赢得一定的磁相互效率能E∆，由于本子的磁矩Jμ与总角动量P的闭系为

2J J e g P m μ=（1）

其中g 为朗德果子，与本子中所有电子德轨讲战自旋角动量怎么样耦合成所有本子态的角动量稀切相闭.果此， cos cos 2J J e E B g P B m μαα∆=-=-（2）

其中α是磁矩与中加磁场的夹角.又由于电子角动量空间与背的量子化，那种磁相互效率能只可与有限个分坐的值，且电子的磁矩与总角动量的目标好异，果此正在中磁场目标上，

cos ,,1,,2J h P M M J J J απ-==--（3）

北昌大教物理真验报告

教死姓名：刘惠文教号：5502210039博业班级：应物101班

真验时间：西席编号：T017 结果：

式中h 是普朗克常量，J 是电子的总角动量，M 是磁量子数.设：4B he

m μπ=，称为玻我磁子，0E 为已加磁场时本子的

塞曼效应实验报告

塞曼效应实验

一、实验目的

1、理解塞曼效应的相关理论，观察汞546.1nm 谱线在磁场中分裂的情况，加深对原子结构的认识。

2、掌握法布里—珀罗(F P -)标准具的干涉原理及其调整方法。

3、测量汞谱线在磁场中分裂的裂距，并计算出电子荷质比e/m 的值。

二、实验仪器

电磁铁、笔形汞灯、聚光透镜、法布里－珀罗标准具、偏振片、滤光片、读数显微镜、高斯计

三、实验原理

1、法布里—珀罗标准具

（1）法布里—珀罗标准具的原理及性能

构成：F-P 标准具由两块平面玻璃板中间夹一个间隔圈组成。平面玻璃内表面有高反射膜，间隔圈精加工成一定厚度使两玻璃板平行。

原理：单色光在F-P 标准具中产生干涉，光程差2cos l nd θ∆= 。所有的平行光束都在透镜焦平面上形成干涉条纹，形成干涉极大亮条纹条件

2cos d k θλ=

性能：不同的K 对应不同的θ。如果采用扩展光源照明，F P -标准具产生等倾干涉，花纹是一组同心圆环。（2）法布里—珀罗标准具的调节

调节的目的就是使两个内表面平行，通过旋紧或者旋松调节，直到移动过程中无冒环或吸坏的现象就可以观察。 2、原理解释

加入外磁场后，系统总能量增加

朗德因子与J 、S 、 L 有关，一个J 对应着M=J,J-1,...,-J,所以磁场中每个能

3'4'

图6.1

级分裂为2J+1个子能级。相邻能级间隔为4B eh

B g B m

μπ= E 2跃迁到E 1，产生频率为ν的光谱线21h E E ν=-

在外磁场作用下，上下两能级各获得附加能量2E ∆，1E ∆，因此，每个能级各分裂)12(2+J 个和)1(21+J 个子能级。用F P -标准具求波数差，根据图6.4几何关系可得22cos 18D f

塞曼效应实验报告

塞曼效应实验

实验原理

1、磁矩在外磁场中受到的作用

(1)原子总磁矩在外磁场中受到力矩的作用：

其效果是磁矩绕磁场方向旋进，也就是总角动量（PJ）绕磁场方向旋进。

(2)磁矩在外磁场中的磁能：

由于或在磁场中的取向量子化，所以其在磁场方向分量也量子化：

∴原子受磁场作用而旋进引起的附加能量

M为磁量子数

g为朗道因子，表征原子总磁矩和总角动量的关系，g随耦合类型不同（LS耦合和jj耦合）有两种解法。在LS耦合下：

2、塞曼分裂谱线与原谱线关系：

(1) 基本出发点：

∴分裂后谱线与原谱线频率差

由于

定义为洛仑兹单位：

3、谱线的偏振特征：

塞曼跃迁的选择定则为：ΔM=0 时为π成份（π型偏振）是振动方向平行于磁场的线偏振光，只有在垂直于磁场方向才能观察到，平行于磁场方向观察不到；但当ΔJ=0时，M2=0到M1=0的跃迁被禁止。

当ΔM=±1时，为σ成份，σ型偏振垂直于磁场，观察时为振动垂直于磁场的线偏振光。

平行于磁场观察时，其偏振性与磁场方向及观察方向都有关：沿磁场正向观察时（即磁场方向离开观察者：）

ΔM= +1为右旋圆偏振光（σ+偏振）

ΔM= -1为左旋圆偏振光（σ-偏振）

也即，磁场指向观察者时：⊙

ΔM= +1为左旋圆偏振光

ΔM= -1为右旋圆偏振光

分析的总思路和总原则: 在辐射的过程中，原子和发出的光子作为整体的角动量是守恒的。

原子在磁场方向角动量为

∴在磁场指向观察者时：⊙B

当ΔM= +1时，光子角动量为，与同向

电磁波电矢量绕逆时针方向转动，在光学上称为左旋圆偏振光。

ΔM= -1时，光子角动量为，与反向

塞曼效应实验报告

⼀、实验⽬得

塞曼效应实验报告

与实验仪器1、实验⽬得（1）学习观察塞曼效应得⽅法，通过塞曼效应测量磁感应强度得⼤⼩。

（2）学习⼀种测量电⼦荷质⽐得⽅法。

2、实验仪器

笔形汞灯+电磁铁装置，聚光透镜，偏振⽚，546nm滤光⽚，F-P标准具，标准具间距（d=2mm），成像物镜与测微⽬镜组合⽽成得测量望远镜。

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得⽅式）

1、塞曼效应

（1）原⼦磁矩与⾓动量关系

⽤⾓动量来描述电⼦得轨道运动与⾃旋运动，原⼦中各电⼦轨道运动⾓动量得⽮量与即原⼦得轨道⾓动量L，考虑L-S耦合（轨道-⾃旋耦合），

原⼦得⾓动量J =L +S。量⼦⼒学理论给出各磁矩与⾓

动量得关系：

= - L，L =

= - S，S =

由上式可知，原⼦总磁矩与总⾓动量不共线。则原

⼦总磁矩在总⾓动量⽅向上得分量J为：

= g J，J =

L为表⽰原⼦得轨道⾓量⼦数，取值：0，1，2…

S为原⼦得⾃旋⾓量⼦数，取值：0,1/2,1,3/2，2,5/2…

J为原⼦得总⾓量⼦数，取值：0,1/2,1,3/2…

式中，g=1+为朗德因⼦。

（2）原⼦在外磁场中得能级分裂

外磁场存在时，与⾓动量平⾏得磁矩分量J与磁场有相互作⽤，与⾓动量垂直得磁矩分量与磁场⽆相互作⽤。由于⾓动量得取向就是量⼦化得，J在任意⽅向得投影(如z⽅向)为：

= M，M=-J,-(J-1),-(J-2),…,J-2,J-1,J

因此，原⼦磁矩也就是量⼦化得，在任意⽅向得投影(如z⽅向)为：

=-Mg

式中，玻尔磁⼦µB =，M为磁量⼦数。

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实验目的：

通过进行塞曼效应的实验，研究射线源在磁场中的分裂现象，验证波粒二象性的存

在。

实验原理：

塞曼效应，是指原本等能级的原子在外磁场作用下，出现不同的能级分裂。可以用

光子或其他粒子流的谱线来观察。物质在外磁场中，上下能级之间产生能量差，使得粒子

发射出光子，光谱上的位置发生了偏移。

实验仪器：

光度计、干涉仪、磁场源、光源、光学接口装置、光电倍增管等。

实验步骤：

1、安装实验仪器，并开启磁场源。

2、引入射线光源，调整透光孔的大小，使光线通过光学接口进入干涉仪。

3、按照干涉仪的使用方法，将光线分裂成两条，并分别通过两个磁场源，经过调整，使得两个光路中光的能级相差光子的数量，即出现干涉条纹。

4、使用光度计测量两条光路的干涉条纹的强度，并记录数据。

5、重复以上实验步骤，分别改变光的波长和磁场强度，多次测量干涉条纹的位置和

强度。

实验结果：

1、在磁场作用下，两个不同的能级出现了不同的能量分裂。

2、通过干涉仪观察到了干涉条纹，并记录了干涉条纹的位置和强度。

实验分析：

1、塞曼效应的观察证明了波粒二象性的存在。

2、干涉条纹的出现和强度变化，说明干涉仪可以用于精确测量物质的性质。

3、通过测量不同条件下的干涉条纹，研究物质的性质和特性有重要意义。

通过本实验观察到了塞曼效应的现象，并通过干涉仪得到了干涉条纹的位置和强度变化。通过研究物质在不同条件下的干涉条纹，可以研究物质的性质和特性，具有重要的研究价值。

塞曼效应实验报告.docx

有较高反射率的薄膜，为消除两平板背面反射光的干涉，每块板都作成楔形。两平行的镀膜平面中间夹有一个间隔圈，用热胀系数很小的石英或铟钢精加工而成，用以保证两
块平面玻璃之间的间距不变。玻璃板上带有三个螺丝，可精确调节两玻璃板内表面之间
的平行度。
标准具的光路如图2.1.1-2所示。自扩展光源S上任一点发出的单色光，射到标准具板的平行平面上，经过M1和M2表面的多次反射和透射，分别形成一系列相互平行的反射光束1，2，3，4,∙∙∙和透射光速1',2',3',4',…在透射的诸光束中，相邻两光束的光程差为厶=2 nd CoSr,这一系列平行并有确定光程差的光束在无穷远
L称为洛伦兹单位，
L=B 46 .7 mATA（7）
塞曼跃迁的选择定则为：
M -0,为π成为，是振动方向平行于磁场的线偏振光，只
在垂直于磁场的方向上才能观察到，平行于磁场的方向上观察不到，但当LJ =O时,
M2=0到M1=0的跃迁被禁止；LM-H,为σ成分，垂直于磁场观察时为振动垂直于磁场的线偏振光，沿磁场正向观察时，'M=1为右旋圆偏振光，'M--1为左
这就是说，无磁场时的一个能级，在外磁场的作用下将分裂成（2J+1）个能级。由式
（1）还可以看到，分裂的能级是等间隔的，且能级间隔正比于外磁场B以及朗德因子
g。

塞曼效应实验报告

一、实验介绍

塞曼效应（The Zeeman Effect）是指在磁场中，原本具有简并

的能态（即能量相同但量子数不同的态）被分裂成多个能量不同

的态的现象。这个现象是荷兰物理学家塞曼在1896年发现的，它

不仅是原子物理学的重要实验现象，也为研究原子结构、基本粒

子相互作用等领域提供了实验及理论方法。

本实验通过自行制作一个塞曼效应装置和使用精密光谱仪测量

氢原子的光谱移动来探究塞曼效应。

二、实验装置

实验装置主要包括：单色光源、狭缝、准直器、光栅、分束器、氢放电管、塞曼效应装置以及测量仪器等。

其中，主要测量仪器包括CCD探测器、数字多道分析器（MCA）等。

三、实验过程

1. 制作实验装置：在强磁场中通过光谱法测量氢原子谱线的位移。通过一个氢放电管，使得放电管中水银的激发能量被红外线

激起，氢原子被激发成原子核+电子状态。

2. 预备工作：首先通过单色光源照向狭缝，然后通过准直器和

光栅将光分为从三个单色光防止器出射的三道谱线。将分束器放

置在特定位置从而选择需要的波长（颜色）输出到CCD。

3. 实验记录：在强磁场下分别测量氢原子的三条谱线的移动情况，记录下移动的波长和强度。

四、实验结果分析

实验数据处理得到各个谱线的移动信息，包括波长位移和强度，根据原子光谱理论可以将标准谱线计算出尖峰位置和强度。通过

与预测的尖峰位置进行比较，验证了中心谱线移动最大，两旁的

谱线移动稍微变小的规律。

通过分析数据可以说明，塞曼效应不仅是一个重要的实验现象，也可以为研究原子结构和基本粒子相互作用等领域提供有价值的

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南昌大学物理实验报告

学生姓名：学号：5502210039 专业班级：应物101班

实验时间：教师编号：T017 成绩：

塞曼效应

一、实验目的

1．观察塞曼效应现象，把实验结果与理论结果进行比较。

2．学习观测塞曼效应的实验方法。

3．计算电子核质比。

二、实验仪器

WPZ—Ⅲ型塞曼效应实验仪

三、实验原理

塞曼效应：在外磁场作用下，由于原子磁矩与磁场相互作用，使原子能级产生分裂。垂直于磁场观察时，产生线偏振光（线和线）；平行于磁场观察时，产生圆偏振光（左旋、右旋）。

按照半经典模型，质量为，电量为的电子绕原子核转动，因此，原子具有一定的磁矩，它在外磁场中会获得一定的磁相互作用能，由于原子的磁矩与总角动量的关系为（1）

其中为朗德因子，与原子中所有电子德轨道和自旋角动量如何耦合成整个原子态的角动量密切相关。因此，

（2）

其中是磁矩与外加磁场的夹角。又由于电子角动量空间取向的量子化，这种磁相互作用能只能取有限个分立的值，且电子的磁矩与总角动量的方向相反，因此在外磁场方向上，（3）

南昌大学物理实验报告

学生姓名：刘惠文学号：5502210039 专业班级：应物101班

实验时间：教师编号：T017 成绩：

式中是普朗克常量，是电子的总角动量，是磁量子数。设：，称为玻尔磁子，为未加磁场时原子的能量，则原子在外在磁场中的总能量为

（4）

由于朗德因子与原子中所有电子角动量的耦合有关，因此，不同的角动量耦合方式其表达式和数值完全不同。在耦合的情况下，设原子中电子轨道运动和自旋运动的总磁矩、总角动量及其量子数分别为、、和、、，它们的关系为