塞曼效应测量电子荷质比

毕业设计(论文)

题目塞曼效应测量电子荷质比

学院名称核科学技术学院

指导教师谢安平

职称副教授

班级核技065 学号 20064530511 学生姓名韩楷

2010年5月29日

南华大学

毕业设计（论文）任务书学院：核科学技术学院

题目：塞曼效应测量电子荷质比

起止时间： 2009.12至 2010.5

学生姓名：韩楷

专业班级：核技065

指导教师：谢安平

教研室主任：

院长：肖德涛

2009年11月25日

设计（论文）内容及要求：

内容：1、塞曼效应有关知识；

2、国内外塞曼效应实验测量技术应用现状；

3、反常塞曼效应分析；

4、塞曼效应测量电子荷质比实验。

要求：1、调研并做出设计进度安排，写出开题报告；

2、收集查找足够多的资料；

3、翻译一篇英文资料；

4、完成实验的测量计算，整理和分析实验数据

5、按格式、字数等要求撰写论文；

6、将答辩论文制作成PPT文件。

主要参考：

1、原子及原子核相关书籍、论文；

2、塞曼效应实验讲义及相关书籍、论文；

3、数据处理的相关书籍、论文。

指导教师：谢安平

2009年 11 月 25 日

摘要：

1896年发现的塞曼效应被誉为是物理学上继X射线之后的一大发现，科学家塞曼也因关于这一现象的研究而荣获1902年度的诺贝尔物理学奖，塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应，我们利用塞曼效应的原理测量电子荷质比，在现实中，塞曼效应主要应用于光谱背景的校正。

本文回顾了塞曼效应的发现背景，介绍了正常塞曼效应和反常塞曼效应的实验现象和理论解释，并对二者进行了深入的比较，调查了塞曼效应在光谱背景校正领域的应用。最后，本文着重记录了利用塞曼效应测量电子荷质比的实验的全过程关键词：

正常塞曼效应反常塞曼效应荷质比光谱校正

Summary：

the Zeeman effect found in 1896 is known as another big discovery after the discovery of X-ray , scientist Zeeman who researches on this phenomenon won the 1902 Nobel Prize in Physics, Zeeman effect include normal Zeeman effect and the anomalous Zeeman effect, we use the Zeeman effect in the measurement of electronic charge to mass ratio, in reality, the Zeeman effect mainly used in background correction.This paper reviews the discovery background of the Zeeman effect , describes the normal Zeeman effect and the anomalous Zeeman effect of the experimental results and theoretical interpretation, and show the comparison of the two in-depth 。investigaten the Zeeman effect using in background correction .Finally, This article focuses on the use of Zeeman effect measurements recorded electronic charge to mass ratio of the whole process of experiment

Keywords：

Normal Zeeman Effect Anomalous Zeeman effect Charge-mass ratio Spectral correction

目录

一、塞曼效应的发现过程 (2)

二、正常塞曼效应的现象与理论解 (5)

正常塞曼效应的实验现象 (5)

正常塞曼效应的理论解释 (5)

三、反常塞曼效应的实验与理论解释 (6)

反常塞曼效应的实验现象 (7)

反常塞曼效应的理论解释 (7)

四、正常塞曼效应与反常塞曼效应的比较 (9)

磁场相对强弱来比较正常塞曼效应和反常塞曼效应 (10)

朗德 g 因子来比较正常塞曼效应和反常塞曼效应 (11)

从量子力学微扰论来比较正常塞曼效应和反常塞曼效应 (11)

五、塞曼效应的应用与发展 (12)

背景介绍 (12)

塞曼效应校正背景的物理原理 (13)

仪器结构及其工作原理 (14)

磁场强度对校正背景的影响 (14)

塞曼应校正背景的优点及展望 (16)

六、塞曼效应测量电子荷质比实验 (16)

塞曼效应实验原理解释 (16)

法布里—珀罗标准具镜片平行度的调整方法 (21)

实验装置 (22)

实验过程 (26)

注意事项 (27)

实验数据收集 (28)

误差分析 (30)

七、论文翻译 (30)

1、塞曼效应的发现过程

塞曼效应的发现过程彼德塞曼是一位着名的实验物理学家，1865年5月25 出生于荷兰泽兰境内的宗尼玛利，1885年进入莱顿大学，在洛仑兹教授和昂尼斯教授的指导下学习物理学。1890年以优异的成绩毕业，并被母校聘为物理系助教，成为洛仑兹教授的助手。

塞曼对麦克斯韦的电磁理论非常熟悉，而且实验技术

也很精湛他对克尔效应作了仔细的测量，因而荣获

1892年荷兰科学学会的金质奖章，并于1893年获得

博士学位，塞曼对克尔效应的深入研究成为他发现光

谱线在磁场中产生分裂这一磁光相互作用效应的直

接先导。

早在1845年，法拉弟就发现，当一束平面偏振光穿

过处于强磁场中的玻璃时，其偏孤面发生旋转。这是

人类认识到的第一个磁光相互炸用效应。1862年，法拉弟又做了另一个磁光实验，他把钠焰置于磁铁的两极之间，试图用磁场去影响钠蒸气的光发射，但没有成功，1876年，苏格兰物理学家克尔继1875年发现玻璃在强电场的作用下对光具有双折射作用之后，又发现当平面偏振光从磨光了的磁体极面上反射后光束成为椭园偏振光。很多物理学家在不同的磁化方向不同的入射兔和不同的光波波长之下，仔细地观察了这个现象。1890年柏林的杜.博伊斯、1906年威斯康星的英格索尔及1912年伦贝格的洛里亚对这个效应于颜色的依赖关系作了特别的考察，1880年斐兹杰惹、1893年拉莫尔等人对克尔实验作出了理论解释。

法拉弟效应和克尔效应揭示了磁场对传插着的光的影晌，由此出发进而研究磁场对光源的影响则，是十分自然的。1895年前后塞曼停止了对克尔效应的测量转而研究磁场对钠焰光错的作用。他在一篇论文中写道“在作了克尔磁光现象的测量之后，我产生了一个想法，究竟磁力作用于火焰时火焰发出的光周期会不会改