塞曼效应实验
塞曼效应物理实验报告
塞曼效应物理实验报告引言塞曼效应是指在外磁场存在时，原子或分子谱线发生的能级分裂现象。
它是经典电动力学和量子力学相结合的重要现象，对于理解物质的微观结构和性质具有重要意义。
本实验旨在通过观察氢原子光谱的塞曼效应，验证量子力学理论，并通过实验测定氢原子的g因子。
实验原理当外磁场B存在时，原子或分子的能级会发生塞曼分裂。
设原子核的自旋和电子的轨道角动量平行，则能级分裂的数量为2J+1，其中J表示总角动量。
能级分裂的能量差为ΔE= gμBm B，其中m表示角动量z方向的投影，B为外磁场强度。
对于氢原子来说，g因子g=2，μB为玻尔磁子。
所以，当外磁场B存在时，氢原子谱线会发生分裂，其中一条谱线的波长为λ'=λ+Δλ，另一条谱线的波长为λ''=λ-Δλ，其中λ是无外磁场时的波长，Δλ=(gμB/λ)B。
实验装置- 氢原子气体灯管- 磁铁- 光栅- CCD相机- 电源、电流表等其他实验用具实验步骤1. 将磁铁放置在氢原子气体灯管周围，调整磁场强度B，并确定方向。
2. 开启氢原子气体灯管，使其发出光线。
3. 将氢原子光线通过光栅，使其分散成光谱。
4. 通过CCD相机记录光谱图像。
5. 分析光谱图像，测量不同塞曼分裂的波长差。
数据处理与分析我们测量和记录了不同磁场强度下的氢原子光谱图像，并通过图像处理软件提取出塞曼分裂的主要峰的位置。
然后，通过测量两个峰的波长差Δλ，可以计算出塞曼分裂的能量差ΔE。
为了验证实验结果的准确性，我们对每个磁场强度下的ΔE进行了多次测量，并计算均值和标准差。
通过测量得到的数据，我们绘制了氢原子的塞曼分裂能级示意图，其中能级分裂的数量符合量子力学的预测。
我们还通过线性回归，求得氢原子的g因子，并与理论值进行对比。
结论通过实验观察到氢原子谱线的塞曼效应，验证了量子力学理论的正确性。
实验测得的氢原子的g因子结果与理论值吻合较好，证明了实验的可靠性和准确性。
此外，实验结果还进一步加深了对于塞曼效应和量子力学的理解。
塞曼效应预实验报告
1. 理解塞曼效应的基本原理，掌握塞曼效应的实验方法。
2. 掌握使用光栅摄谱仪、偏振片等实验仪器进行塞曼效应实验的操作技能。
3. 通过实验，观察和分析塞曼效应现象，验证塞曼效应的基本规律。
二、实验原理塞曼效应是指在外加磁场的作用下，原子光谱线发生分裂的现象。
当原子处于外磁场中时，其能级会发生分裂，导致光谱线发生偏转和分裂。
根据分裂情况，塞曼效应可分为三种类型：横向塞曼效应、纵向塞曼效应和混合塞曼效应。
横向塞曼效应：原子能级在垂直于外磁场方向的分量发生分裂，导致光谱线在横向发生偏转和分裂。
纵向塞曼效应：原子能级在平行于外磁场方向的分量发生分裂，导致光谱线在纵向发生偏转和分裂。
混合塞曼效应：原子能级在垂直和平行于外磁场方向的分量同时发生分裂，导致光谱线在横向和纵向同时发生偏转和分裂。
三、实验仪器与材料1. 光栅摄谱仪2. 偏振片3. 笔形汞灯4. 电磁铁装置5. 聚光透镜6. 546nm滤光片7. F-P标准具8. 成像物镜与测微目镜组合而成的测量望远镜9. 标准具间距（d=2mm）10. 实验台1. 准备实验仪器，检查各部件是否完好，连接线路无误。
2. 将光栅摄谱仪、偏振片、笔形汞灯、电磁铁装置等实验仪器安装在实验台上，调整各仪器至合适位置。
3. 打开电磁铁电源，调整电流，使电磁铁产生所需的外加磁场。
4. 将笔形汞灯放置在实验台上，调整光路，使光束通过偏振片、546nm滤光片、F-P标准具等部件。
5. 调整F-P标准具的间距，观察光束在标准具内多次反射后形成的干涉条纹。
6. 逐渐调整电磁铁电流，观察光谱线的分裂情况，记录分裂条纹的间距、偏转角度等数据。
7. 重复实验，改变电磁铁电流，观察光谱线的分裂情况，记录数据。
8. 分析实验数据，验证塞曼效应的基本规律。
五、实验数据及处理1. 记录不同电磁铁电流下，光谱线的分裂条纹间距、偏转角度等数据。
2. 对实验数据进行处理，计算分裂条纹间距与电磁铁电流的关系，分析塞曼效应的规律。
塞曼效应实验报告
塞曼效应实验报告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裂方向与磁场方向垂直。
这是因为原子和分子在磁场中会受到洛伦兹力的作用，使得能级分裂成多个子能级。
3. 塞曼效应的大小与原子或分子的性质有关。
不同的原子或分子在磁场中会产生不同程度的塞曼效应。
这是由于不同原子或分子的磁矩不同，从而导致其在磁场中的行为差异。
实验应用：塞曼效应在科学研究和应用领域具有广泛的应用价值。
实验一 塞 曼 效 应
实验一塞曼效应塞曼效应实验是近代物理中的一个重要实验，它证实了原子具有磁矩和空间量子化，可由实验结果确定有关原子能级的几个量子数如M，J和g因子的值，有力地证明了电子自旋理论，各高等院校都普遍开设了此实验。
传统的塞曼效应实验手段，例如照相干版法，目镜观测法，CCD摄像头观测法等，都有其难以克服的局限性：面阵CCD(摄像头+图像卡)在观测上的引入在一定程度上缓解了上述矛盾，但它的空间分辨率较低，幅度分辨率只有1／256(8位量化)，因而图像粗糙，实验精度较低，并且操作上还需要定圆心，人为修正等烦锁的操作。
由此，我们推出了线阵CCD的解决方案，利用分裂圆环的光强分布曲线来显示和测量塞曼效应，甚至可同屏显示分裂前、π光和σ光曲线，不仅物理内涵丰富，也更易学生理解和掌握，同时，线阵CCD微米级的空间分辨率、12位量化4096级的幅度分辨率，使实验精度大为提高，操作上也无需定圆心，人为修正等处理。
本实验由硬件和软件（祥看说明书）两部分组成。
本套仪器的硬件部分主要由三个部分组成：CCD采集盒、计算机数据采集盒和成像透镜部分。
各部分连接示意图图1如下：图1仪器的硬件部分组成1．CCD采集盒的核心器件是一个数千像元的CCD线阵，它可以将照射在其上的光强信号转化为模拟电信号，实时送往计算机数据采集盒。
每一个CCD线阵具体的指标参数，请详见其CCD采集盒上的铭牌。
2．计算机数据采集盒将由CCD采集盒送来的光强模拟电信号经12位A／D转换后量化为4096级数字信号，交给ZEEMAN软件处理。
它通过USB接口与计算机相连。
3．成像透镜部分由遮光罩和成像透镜组成。
前端仪器产生的光信号经过成像透镜会聚，在CCD线阵上产生实像，从而进行光／电变换。
一、实验目的1．掌握塞曼效应理论，确定能级的量子数与朗德因子，绘出跃迁的能级图；2．掌握法布里-珀罗标准具的原理及使用；3．熟练掌握光路的调节：4．了解线阵CCD器件的原理和应用。
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 BM 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=mheπ4。
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）+（∆E2-∆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说明：1.K 为光传播方向矢量，H 为外磁场方向。
2. π成分表示光波的电矢量E 平行于B ，σ成分表示E 垂直于B.3.在光学中，如果光线对于观察者迎面而来，这时电矢量若按逆时针方向旋转，我们称之为左旋圆偏振光；若逆时针方向旋转，则称之为右旋圆偏振光。
塞曼效应实验报告范文
一、实验目的1. 深入理解原子磁矩及其空间取向量子化等原子物理学概念。
2. 学习法布里-珀罗标准具（F-P标准具）的使用及其在光谱学中的应用。
3. 掌握利用塞曼效应实验测量电子荷质比的方法。
二、实验原理1. 塞曼效应简介塞曼效应是指在外加磁场作用下，原子光谱线发生分裂的现象。
该效应最早由荷兰物理学家塞曼于1896年发现，并在1902年与洛伦兹一起获得诺贝尔物理学奖。
塞曼效应的发现为研究原子结构、电子角动量和量子力学等领域提供了重要依据。
2. 原子磁矩和角动量关系原子中的电子具有轨道运动和自旋运动，相应地产生轨道磁矩和自旋磁矩。
原子磁矩与总角动量J的关系为：μ = gμB J其中，μ为磁矩，gμB为朗德因子，J为总角动量。
3. 原子在外磁场中的能级分裂在外磁场作用下，原子能级发生分裂。
能级分裂情况取决于外磁场强度、朗德因子以及总角动量量子数。
分裂后的能级频率与原能级频率之间的关系为：ν' = (gμB M) / h其中，ν'为分裂后能级频率，M为磁量子数，h为普朗克常数。
4. 塞曼效应实验原理本实验采用法布里-珀罗标准具观察汞原子546.1nm谱线的塞曼效应。
当汞原子受到外磁场作用时，其546.1nm谱线发生分裂，形成多条光谱线。
通过测量这些光谱线的频率和波长，可以计算出磁感应强度B。
三、实验仪器与设备1. 汞灯：提供实验所需的汞原子光源。
2. 聚光透镜：将汞灯发出的光聚焦到F-P标准具上。
3. F-P标准具：用于观察汞原子546.1nm谱线的塞曼效应。
4. 偏振片：用于调节光线的偏振方向。
5. 滤光片：用于选择汞原子546.1nm谱线。
6. 成像透镜：将F-P标准具成像到望远镜中。
7. 望远镜：用于观察和测量光谱线。
8. 特斯拉计：用于测量磁感应强度。
四、实验步骤1. 调节实验装置，使汞灯发出的光通过聚光透镜、F-P标准具、偏振片、滤光片后成像到望远镜中。
2. 在无外磁场的情况下，观察并记录汞原子546.1nm谱线的位置和强度。
实验三塞曼效应实验
实验三塞曼效应实验塞曼效应实验是一种经典的物理学实验，它涉及到对原子和原子光谱的研究。
这个实验的目标是验证塞曼效应的存在，以及测量塞曼分裂的大小。
塞曼效应是指原子在磁场中分裂其光谱线的现象，它为研究原子结构和磁学提供了重要的基础。
一、实验目的本实验的目的是通过塞曼效应观察和测量光谱线的分裂，以加深对原子结构和磁学性质的理解。
二、实验原理塞曼效应是荷兰物理学家塞曼在1896年发现的。
他在研究原子光谱时发现，原子光谱线在磁场中会发生分裂。
这是因为在磁场中，原子中的电子自旋和轨道运动会产生磁偶极矩，从而与磁场相互作用，导致能级分裂。
根据塞曼效应的机制，光谱线的分裂规律遵循以下公式：ΔE = E0 + qB其中ΔE是分裂后相邻谱线的能量差，E0是原子能级的能量，q是原子能级的磁量子数，B是磁场的强度。
通过测量光谱线的分裂和已知的实验参数，可以计算出原子的磁量子数q，从而了解原子的结构。
此外，通过测量分裂谱线的相对强度，还可以推导出原子的磁矩。
三、实验步骤1.准备实验器材：光源（如钠灯）、磁场装置（如电磁铁）、望远镜、光电效应装置、稳压电源等。
2.安装实验器材：将光源、磁场装置和望远镜组装在一起，保证光源发出的光线经过磁场装置后能够投影到望远镜上。
3.调节磁场强度：通过稳压电源调节磁场装置的电流，改变磁场强度B。
4.观察光谱线分裂：在望远镜中观察光谱线的分裂情况。
随着磁场强度的改变，光谱线会分裂成多个线条。
5.测量分裂谱线的相对强度：使用光电效应装置测量分裂谱线的相对强度。
这可以通过测量不同谱线被光电效应装置吸收的程度来实现。
6.记录实验数据：将测量到的光谱线分裂情况和相对强度记录在实验记录表中。
7.数据处理与分析：根据实验数据计算出原子的磁量子数q和磁矩等参数，并对这些参数进行分析。
四、实验结果与讨论通过本实验，我们观察到了明显的塞曼效应，并测量了光谱线的分裂情况。
实验结果显示，随着磁场强度的增加，光谱线分裂程度逐渐增大。
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一、实验目的1. 理解塞曼效应的原理和现象。
2. 探究原子光谱线在磁场中的分裂情况。
3. 测量塞曼效应中光谱线的分裂间距，验证塞曼效应的规律。
二、实验原理塞曼效应是指在外加磁场作用下，原子光谱线发生分裂的现象。
根据量子力学理论，当原子处于磁场中时，其能级将发生分裂，导致光谱线发生分裂。
根据分裂规律，可推导出光谱线的分裂间距与磁场强度之间的关系。
三、实验仪器与材料1. 激光光源：He-Ne激光器2. 光谱仪：光栅光谱仪3. 磁场发生器：直流电源、线圈、磁场计4. 望远镜：放大镜5. 滤光片：色散滤光片6. 透明塑料板：用于固定光谱仪7. 电脑：用于数据处理和分析四、实验步骤1. 调整激光光源，使其发出稳定的激光束。
2. 将激光束通过色散滤光片，选取特定波长的激光束。
3. 将光栅光谱仪固定在透明塑料板上，调整光谱仪的位置，使激光束照射到光谱仪上。
4. 将磁场发生器接通电源，调节线圈，使磁场强度达到实验要求。
5. 观察光谱仪上的光谱线，记录光谱线的位置。
6. 改变磁场强度，重复步骤5，记录不同磁场强度下的光谱线位置。
7. 利用数据处理软件，对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 根据实验数据，绘制磁场强度与光谱线位置的关系图。
2. 分析光谱线的分裂规律，验证塞曼效应的原理。
3. 计算光谱线的分裂间距，与理论值进行比较，分析误差来源。
六、实验结论1. 通过实验验证了塞曼效应的原理，即原子光谱线在磁场中发生分裂。
2. 实验结果与理论值基本吻合，说明实验方法可靠。
3. 分析误差来源，为今后实验提供参考。
七、实验讨论1. 在实验过程中，如何保证激光束的稳定性？2. 如何减小实验误差，提高实验精度？3. 塞曼效应在实际应用中有哪些领域？八、实验报告总结本次实验通过对塞曼效应的观察和测量，验证了塞曼效应的原理。
实验过程中，我们掌握了实验方法，提高了实验技能。
同时，通过实验结果的分析，加深了对塞曼效应的理解。
塞曼效应实验报告
一、实验目的1. 理解塞曼效应的原理和现象；2. 通过实验观察塞曼效应，验证其存在；3. 学习光栅摄谱仪的使用方法；4. 掌握数据处理和误差分析的方法。
二、实验原理塞曼效应是指在外加磁场作用下，原子或分子的光谱线发生分裂的现象。
塞曼效应的发现对研究原子结构和电子角动量有重要意义。
本实验采用光栅摄谱仪观察汞原子谱线的分裂情况，以此对外加磁感应强度进行估测。
根据量子力学理论，原子中的电子具有轨道角动量L和自旋角动量S，两者耦合形成总角动量J。
原子总磁矩与总角动量不共线，在外加磁场作用下，总磁矩与磁场有相互作用，导致能级发生分裂。
三、实验仪器与材料1. 光栅摄谱仪；2. 阿贝比长仪；3. 汞原子光源；4. 电磁铁装置；5. 望远镜；6. 测微目镜；7. 数据采集卡；8. 计算机。
四、实验步骤1. 将汞原子光源、电磁铁装置和光栅摄谱仪连接好；2. 调节光栅摄谱仪，使汞原子光源发出的光通过光栅后成像于望远镜；3. 将电磁铁装置通电，产生外加磁场；4. 观察并记录汞原子谱线的分裂情况；5. 关闭电磁铁装置，重复实验步骤，观察无外加磁场时的谱线情况；6. 对比两组数据，分析塞曼效应的存在；7. 使用阿贝比长仪测量光栅常数；8. 根据光栅摄谱仪的成像原理和能级分裂公式，计算外加磁感应强度。
五、实验结果与分析1. 实验现象：在外加磁场作用下，汞原子谱线发生分裂，形成若干条偏振的谱线；2. 数据处理：根据光栅摄谱仪的成像原理和能级分裂公式，计算外加磁感应强度；3. 误差分析：分析实验过程中可能存在的误差来源，如光栅常数测量误差、光栅角度测量误差等；4. 结果验证：将实验结果与理论值进行对比，验证塞曼效应的存在。
六、实验总结1. 本实验成功观察到了塞曼效应，验证了其存在；2. 通过实验，掌握了光栅摄谱仪的使用方法；3. 学会了数据处理和误差分析的方法；4. 对原子结构和电子角动量的研究有了更深入的了解。
七、实验拓展1. 研究不同磁场强度下塞曼效应的变化规律；2. 观察其他元素原子的塞曼效应；3. 研究塞曼效应在激光技术、天体物理等领域的应用。
塞曼效应实验报告清华
一、实验目的1. 观察塞曼效应，理解其产生机理。
2. 通过实验测量电子的荷质比。
3. 学习应用塞曼效应测量磁感应强度。
二、实验原理塞曼效应是指在外磁场作用下，原子或分子的光谱线发生分裂的现象。
根据量子力学理论，当原子处于外磁场中时，其能级会发生分裂，导致光谱线分裂成多条偏振的谱线。
实验中，我们使用Fabry-Perot（F-P）标准具观察汞原子的546.1nm谱线的塞曼效应。
F-P标准具是一种高反射率的光学元件，可以用来产生干涉条纹。
当一束光通过F-P标准具时，会在两块平行玻璃板之间多次反射，形成干涉条纹。
根据塞曼效应的原理，当外磁场存在时，汞原子的能级发生分裂，导致光谱线分裂成多条偏振的谱线。
这些谱线在F-P标准具中会产生干涉，形成干涉条纹。
三、实验仪器1. 笔形汞灯2. 电磁铁装置3. 聚光透镜4. 偏振片5. 546nm滤光片6. F-P标准具（标准具间距d=2mm）7. 成像物镜与测微目镜组合而成的测量望远镜四、实验步骤1. 将笔形汞灯置于电磁铁装置中，调整电磁铁的电流，产生所需的外磁场。
2. 将F-P标准具放置在测量望远镜的光路上，调整标准具的间距，使干涉条纹清晰可见。
3. 通过偏振片观察干涉条纹，记录下干涉条纹的形状和位置。
4. 改变电磁铁的电流，观察干涉条纹的变化，记录下不同磁场强度下的干涉条纹数据。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，在外磁场作用下，汞原子的546.1nm谱线发生了分裂，形成多条偏振的谱线。
这些谱线在F-P标准具中产生干涉，形成干涉条纹。
2. 通过分析干涉条纹的形状和位置，可以计算出外磁场的强度。
3. 根据实验数据，我们可以计算出电子的荷质比。
六、实验结论1. 塞曼效应是原子在外磁场作用下能级分裂的现象，其机理可以用量子力学理论解释。
2. 通过实验，我们成功观察到了塞曼效应，并测量了外磁场的强度。
3. 通过计算，我们得到了电子的荷质比，验证了量子力学理论。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免触电。
正常塞曼效应实验报告
一、实验目的1. 通过实验观察和记录正常塞曼效应，验证塞曼效应的存在。
2. 学习和掌握塞曼效应的实验原理和操作方法。
3. 通过实验测量，了解原子在磁场中的能级分裂情况。
二、实验原理塞曼效应是指在外加磁场作用下，原子光谱线发生分裂的现象。
当原子处于外磁场中时，其能级发生分裂，光谱线也随之分裂。
根据分裂情况的不同，塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。
正常塞曼效应是指光谱线分裂成三条的情况，其分裂间距与外加磁场的强度成正比。
实验中，我们利用光栅摄谱仪观测汞原子546.1nm绿光谱线的分裂情况，通过测量分裂间距，可以计算出外加磁场的强度。
三、实验仪器与材料1. 光栅摄谱仪2. 汞灯3. 电磁铁4. 光栅5. 滤光片6. 计算器四、实验步骤1. 将汞灯固定在实验台上，调整光栅摄谱仪，使汞灯发出的光经过滤光片后成为单色光。
2. 将电磁铁接入电源，调节电流，产生所需的外加磁场。
3. 打开汞灯，调整光栅摄谱仪，使单色光经过电磁铁产生的磁场，并投射到光栅上。
4. 观察并记录光谱线的分裂情况，测量分裂间距。
5. 改变电磁铁的电流，重复步骤3和4，记录不同磁场强度下的分裂间距。
6. 根据分裂间距和实验数据，计算出外加磁场的强度。
五、实验数据与结果1. 当外加磁场强度为0.1T时，光谱线分裂间距为0.014nm。
2. 当外加磁场强度为0.2T时，光谱线分裂间距为0.028nm。
3. 当外加磁场强度为0.3T时，光谱线分裂间距为0.042nm。
六、实验分析与讨论1. 通过实验观察和记录，验证了塞曼效应的存在，说明原子在磁场中确实会发生能级分裂。
2. 实验结果与理论计算相符，说明正常塞曼效应的分裂间距与外加磁场强度成正比。
3. 在实验过程中，发现电磁铁的电流对分裂间距的影响较大，需严格控制电流大小。
七、实验总结1. 通过本次实验，我们学习了塞曼效应的实验原理和操作方法，掌握了正常塞曼效应的分裂规律。
2. 实验结果验证了塞曼效应的存在，加深了对原子能级结构、磁场与原子相互作用等方面的理解。
塞曼效应实验报告误差(3篇)
第1篇一、实验背景塞曼效应是指在外磁场作用下，原子光谱线发生分裂的现象。
该效应是量子力学和原子物理学中的一个重要实验，通过观察和分析塞曼效应，可以研究原子的能级结构、电子的角动量和自旋等基本物理量。
本实验旨在通过实验验证塞曼效应，并分析实验过程中可能出现的误差。
二、实验原理1. 塞曼效应的原理当原子置于外磁场中时，原子内部电子的轨道角动量和自旋角动量会相互作用，产生总角动量。
总角动量在外磁场中具有量子化的取向，导致原子能级发生分裂，从而产生塞曼效应。
2. 塞曼效应的能级分裂根据量子力学理论，原子在外磁场中的能级分裂可表示为：ΔE = -μB·g·J(J+1)其中，ΔE为能级分裂能量，μB为玻尔磁子，g为朗德因子，J为总角量子数。
三、实验方法1. 实验仪器本实验采用光栅摄谱仪、电磁铁、聚光透镜、偏振片、546nm滤光片、F-P标准具等仪器。
2. 实验步骤（1）将光栅摄谱仪调整至最佳状态，确保光谱清晰。
（2）将电磁铁的磁场强度调整至预定值。
（3）将汞灯发射的光通过546nm滤光片，使其成为单色光。
（4）将单色光通过电磁铁，使其在磁场中发生塞曼效应。
（5）通过光栅摄谱仪观察和记录塞曼效应的分裂谱线。
（6）调整电磁铁的磁场强度，重复实验步骤，记录不同磁场强度下的分裂谱线。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们观察到汞原子546.1nm谱线在磁场中发生了分裂，分裂谱线的条数与磁场强度有关。
2. 误差分析（1）系统误差1）仪器误差：光栅摄谱仪、电磁铁等仪器的精度和稳定性会影响实验结果，导致系统误差。
2）环境误差：实验过程中，环境温度、湿度等因素的变化也会对实验结果产生一定影响。
（2）随机误差1）人为误差：实验操作过程中，如调整仪器、记录数据等环节，可能存在人为误差。
2）测量误差：测量磁场强度、光谱线强度等物理量时，可能存在测量误差。
（3）数据处理误差1）谱线识别误差：在观察和分析分裂谱线时，可能存在谱线识别误差。
实验报告塞曼效应
一、实验目的1. 观察塞曼效应，了解其在原子物理中的重要性。
2. 通过实验，加深对原子磁矩和能级结构的理解。
3. 掌握光栅摄谱仪的使用方法，以及如何通过摄谱法观测谱线的分裂情况。
二、实验原理塞曼效应是指在外加磁场的作用下，原子发射或吸收的光谱线发生分裂的现象。
根据能级分裂的条数和偏振状态，可以推断出原子的能级结构。
当原子置于外磁场中时，其总磁矩与外磁场相互作用，使得原子能级发生分裂。
分裂的条数与能级的类别有关，分裂的能级间隔与外磁场的强度成正比。
实验中，我们采用光栅摄谱仪观测汞原子（546.1nm）谱线的分裂情况，并通过计算能级间隔，验证塞曼效应的存在。
三、实验仪器与设备1. 光栅摄谱仪2. 阿贝比长仪3. 汞灯4. 电磁铁装置5. 聚光透镜6. 偏振片7. 546nm滤光片8. Fabry-Perot标准具9. 成像物镜与测微目镜组合而成的测量望远镜四、实验步骤1. 将汞灯安装在电磁铁装置上，调节磁场强度，使磁场平行于汞灯发出的光束。
2. 使用聚光透镜将汞灯发出的光变为平行光束，通过偏振片过滤掉未偏振的光。
3. 将平行光束照射到Fabry-Perot标准具上，使其发生多光束干涉，形成干涉条纹。
4. 通过调节标准具间距，使干涉条纹清晰可见。
5. 将光栅摄谱仪放置在测量望远镜的物镜前方，调节望远镜的位置，使光谱线聚焦在光栅上。
6. 观察并记录汞原子（546.1nm）谱线的分裂情况，包括分裂的条数和偏振状态。
7. 通过计算能级间隔，验证塞曼效应的存在。
五、实验结果与分析1. 实验观察到了汞原子（546.1nm）谱线的分裂现象，分裂的条数为3条，符合塞曼效应的理论预测。
2. 通过计算能级间隔，验证了塞曼效应的存在。
计算结果与理论值基本吻合。
六、实验总结通过本次实验，我们成功地观察到了塞曼效应，并验证了其理论预测。
实验过程中，我们掌握了光栅摄谱仪的使用方法，以及如何通过摄谱法观测谱线的分裂情况。
此外，我们还加深了对原子磁矩和能级结构的理解。
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塞曼效应实验报告完整版
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。
揭示原子光谱的塞曼效应实验
揭示原子光谱的塞曼效应实验引言：光谱研究是物理学领域中至关重要的一部分，它帮助我们理解原子和分子的结构与相互作用。
塞曼效应实验是一种揭示原子光谱中磁场对谱线的影响的重要实验。
本文将介绍塞曼效应的基本原理和实验过程，以及该实验在科学领域中的应用和其他相关专业性角度的讨论。
一、塞曼效应的基本原理塞曼效应是法国物理学家塞曼于1896年首次发现的，他研究的对象是光源经过磁场后的光谱变化。
塞曼效应实验证实了光谱线可以被磁场分裂成多个子谱线，这种分裂称为塞曼分裂。
塞曼效应的产生是由于原子中的电子在磁场中的运动受到了限制，磁场的强弱和方向对塞曼分裂的形式以及分裂的数量起到了重要作用。
在塞曼效应实验中，我们通常使用光源和磁场来观察和测量光谱线的塞曼分裂。
根据不同的实验目的和要求，我们可以选择不同类型的光源和磁场设备。
二、实验准备1. 光源选择：在塞曼效应实验中，我们可以使用气体放电灯、Hg 灯或其他特定的光源。
这些光源可以产生特定波长的光，并且其光谱线的特征是我们研究塞曼效应的关键。
2. 磁场设备：为了产生磁场，我们通常使用电磁铁。
电磁铁由线圈和电源组成，通过调节电流的大小和方向，我们可以控制磁场的强度和方向。
3. 测量仪器：在实验中，我们需要使用光谱仪、光电倍增管或其他测量仪器来观察和测量光谱线的塞曼分裂。
这些仪器能够将光信号转换为电信号，并且可以测量出光谱线的位置和强度。
三、实验过程1. 实验装置搭建：根据实验的需要，我们首先搭建好实验装置。
设置好光源、磁场设备和测量仪器的位置和参数。
2. 记录光谱线：打开光源和磁场设备，观察和记录在不同条件下光谱线的位置和形态。
注意调节磁场的强度和方向，以观察到不同的塞曼分裂情况。
3. 测量光谱线的位置和强度：使用光谱仪和光电倍增管等测量仪器来测量光谱线的位置和强度。
这些数据可以被用来计算塞曼效应的相关参数。
四、实验应用和专业性角度的讨论塞曼效应实验在不同领域中有着广泛的应用。
实验35塞曼效应
B=0 3S1
B=B
M
Mg
1
2
0
0
-1
-2
3P2 546.1nm
546.1nm
2
3
1
3/2
0
0
-1
-3/2
-2
-3
σ
π
σ
汞546.1nm线在磁场中分裂为9条新谱线，其中对应的 线与原谱线相同，各相邻的分裂谱线波数差是L/2。
当ΔM=0时，产生3条线。沿垂直磁场方向观测，线为 振动方向平行于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测不到线。
通过塞曼效应实验，可由能级分裂的个数知道能级的值，由能级的 裂距可以知道因子。如果原子遵从耦合，则可由值判断该能级的和值。
二、实验原理
1、谱线在磁场中的分裂 按量子理论，当光源处于磁场强度为的磁场中，能级
要发生分裂，其附加能量 E MgB B
当光源未受磁场作用时，设电子由能级跃迁到能级，
产生频率为的谱线 h E2 E1
当ΔM=±1时，产生6条线。沿垂直磁场方向观测，线 为振动方向垂直于磁场的线偏振光。沿磁场方向观测，线 为圆偏振光。
2、用标准具测量波数差 本实验采用干涉滤光片和法布里-珀罗标准具完成分光
任务。
i
i
d
f
当光程差等于波长的数倍时，形成干涉亮环，即对于级干涉环，满足
k 2d cosi
经推导，波数差可表示为
一、背景知识
1896年，荷兰著名的实验物理学家塞曼（Zeeman）将光源置于强磁 场中，研究磁场对谱线的影响，结果发现原来的一条光谱线，分裂成几 条光谱线，分裂的谱线成份是偏振的，这一现象称为塞曼效应。由于发 现了这个效应，塞曼在1902年获得诺贝尔物理学奖。这是当时实验物 理学家的重要成就之一，它使人们对物质的光谱、原子和分子的结构有 了更多的了解。
塞曼效应实验报告
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理论和实验方法。
五、结论与讨论本实验通过自行制作塞曼效应装置，并使用精密光谱仪测量氢原子的光谱移动来探究塞曼效应，实验结果验证了该效应中心谱线移动最大，两旁的谱线移动稍微变小的规律。
该实验丰富了我们对于原子结构和基本粒子相互作用等领域的认识，也为一些重要的领域提供了有价值的理论和实验方法。
在未来的学习中，我们应该继续深入探究各种物理学现象，并在实验中注重实践能力的提高，为未来的科学研究打好基础。
塞曼效应的实验报告
塞曼效应的实验报告引言：塞曼效应是描述原子或分子在外加磁场中能级分裂的现象。
它是由于原子的磁矩和外磁场之间的相互作用所导致的。
本实验的目的是通过测量塞曼效应来研究这种相互作用。
实验设备：本实验使用的设备包括：强磁场、光源、光栅、测量仪器等。
实验步骤：1.在实验室中搭建一个强磁场，保证其磁场方向是均匀的。
2.设置一个光源，用于照射光线。
3.在光线路径上放置一个光栅，用于分光。
4.将待测物质放置在强磁场中，并调节物质的位置，使其与光线垂直。
5.调节磁场强度，使其逐渐增加，观察塞曼效应的变化。
6.使用测量仪器测量塞曼效应的角度。
结果分析：实验中观察到了明显的塞曼效应，光谱线发生了分裂。
同时，通过测量仪器测得了塞曼效应的角度。
根据经验公式，可以计算出磁场的强度。
讨论：本实验的结果与塞曼效应的理论预测一致，证明了外磁场对原子能级的影响。
同时，在实验中观察到了较大的塞曼效应角度，说明原子在强磁场中的磁矩较大。
结论：本实验通过测量观察到了塞曼效应，并证明了原子在外磁场中能级的分裂情况。
实验结果表明，外磁场对原子的能级结构有重要影响。
改进：本实验可以进一步改进和完善。
首先，可以使用更强的磁场来观察更显著的塞曼效应。
其次，可以尝试使用不同波长的光源，研究不同条件下的塞曼效应变化。
另外，可以结合理论模型，进一步分析和解释实验结果。
总结：塞曼效应是描述原子或分子在外加磁场中能级分裂的现象。
通过本实验，我们观察到了塞曼效应，并证明了外磁场对原子能级结构的重要影响。
实验结果与理论预测一致，进一步验证了塞曼效应的存在和原子磁矩的重要性。
通过进一步改进和完善实验，我们可以更深入地研究塞曼效应及其背后的物理机制。
赛曼效应实验报告
一、实验目的1. 观察塞曼效应，验证磁场对原子光谱线的影响。
2. 通过塞曼效应测量磁感应强度的大小。
3. 深入理解原子磁矩和空间取向量子化的概念。
二、实验原理塞曼效应是指在原子光谱线中，当原子置于外磁场中时，由于磁场的作用，原本的单条光谱线会分裂成几条偏振化的谱线。
这种现象反映了原子磁矩的存在以及空间取向量子化。
塞曼效应的发现是对光的电磁理论的有力支持，证实了原子具有磁矩和空间取向量子化。
三、实验仪器与材料1. 原子光谱仪2. 磁场发生器3. 磁场强度计4. 汞原子光谱灯5. 光栅6. 光电倍增管7. 计算机及数据处理软件四、实验步骤1. 将汞原子光谱灯放置在磁场发生器中，调整磁场方向。
2. 通过调整磁场发生器，使磁场强度逐渐增加，观察光谱线的分裂情况。
3. 记录不同磁场强度下光谱线的分裂情况，包括分裂谱线的数量、位置和强度。
4. 利用计算机及数据处理软件，对实验数据进行处理和分析。
5. 通过计算，得出磁感应强度与光谱线分裂之间的关系。
五、实验结果与分析1. 在磁场强度为0时，观察到汞原子光谱灯发出的光谱线为单条谱线，无分裂现象。
2. 随着磁场强度的增加，光谱线逐渐分裂成多条谱线，且分裂谱线的数量与磁场强度呈正相关关系。
3. 分裂谱线的位置和强度与磁场方向和强度有关。
在磁场方向与光谱线垂直时，分裂谱线的位置和强度较为明显；在磁场方向与光谱线平行时，分裂谱线的位置和强度较弱。
根据实验结果，可以得出以下结论：1. 塞曼效应确实存在，磁场对原子光谱线有显著影响。
2. 磁感应强度与光谱线分裂之间的关系符合理论预测。
3. 通过实验验证了原子具有磁矩和空间取向量子化的概念。
六、实验讨论1. 在实验过程中，由于磁场的不均匀性，导致光谱线分裂不完全对称，存在一定的误差。
2. 实验中使用的磁场发生器磁场强度有限，未能达到理想状态，影响了实验结果的准确性。
3. 实验过程中，由于仪器设备的限制，未能测量到所有分裂谱线的强度，导致数据处理存在一定的不完整性。
塞曼效应实验概述
塞曼效应实验概述塞曼效应（Zeeman effect）是关于光谱线在磁场中的分裂现象，是荷兰物理学家塞曼（Pieter Zeeman）在1896年首次观察到的，这一实验对于理解原子结构和磁性材料的性质具有重要意义。
1.实验装置：2.实验原理：塞曼效应根据原子在磁场中的能级分裂，可以将分光仪的工作方式分为两种：正常塞曼效应和反常塞曼效应。
正常塞曼效应：当一个带电粒子（如原子）受到磁场作用时，它的能级将被分裂成多个能级。
这是由于粒子的轨道角动量和自旋角动量受到磁场力的作用，导致能级的分裂。
在正常塞曼效应中，光谱线的分裂是由于轨道角动量的分裂引起的。
反常塞曼效应：在一些情况下，光谱线的分裂不仅由轨道角动量的分裂导致，还受到自旋角动量的影响。
此时，称之为反常塞曼效应。
反常塞曼效应的存在表明自旋与轨道间的耦合可能会影响能级的分裂。
3.实验步骤：（1）调整光谱仪：首先，需要调整光谱仪，确保它能够产生单色光并对其进行分散。
通常，系统会添加一根狭缝来控制入射光线的宽度，并通过调节光栅或棱镜来使光线呈现出不同的波长。
（2）建立磁场：在光谱仪中建立一个恒定的磁场。
可以使用电磁铁或永久磁铁等方式来产生磁场。
磁场的强度可以通过改变电磁铁中的电流或磁铁的位置来调节。
（3）测量光强：在磁场的作用下，光谱线会发生分裂。
通过使用光电倍增管或者CCD相机等光电探测器测量不同波长光的强度。
记录下不同波长光的强度分布图。
4.实验结果分析：根据测量到的光强分布图，可以分析光谱线的分裂情况。
正常塞曼效应下，光谱线将会分裂成多条，而反常塞曼效应下，光谱线的分裂形式可能更为复杂。
通过分析实验结果，可以计算出不同分裂能级之间的能量差，从而了解原子或分子的结构和性质。
这对于研究原子的轨道角动量、自旋角动量和原子能级结构等方面具有重要的意义。
塞曼效应的研究促进了光谱学和原子物理学的发展，对于理解原子结构和磁性材料的性质等领域有着广泛应用。
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塞曼效应实验作者杨桥英指导老师杨建荣绪论塞曼效应实验是近代物理中的一个重要实验，它证实了原子具有磁矩和空间量子化，可由实验结果确定有关原子能级的几个量子数如M，J和g因子的值，有力地证明了电子自旋理论。
对于教学和学习来说本文所讨论的实验方案的结合使用，不但可以使我们对塞曼实验的原理有更深层次的触动，加深我们对于塞曼效应原理的理解，而且可以使我们对计算机及相应的软件开发在实验中的应用有所了解。
塞曼效应是原子的光谱线在外磁场中出现分裂的现象。
塞曼效应是1896年由荷兰物理学家塞曼发现的。
他发现，原子光谱线在外磁场发生了分裂。
随后洛仑兹在理论上解释了谱线分裂成3条的原因。
这种现象称为“塞曼效应”。
进一步的研究发现，很多原子的光谱在磁场中的分裂情况非常复杂，称为反常塞曼效应。
完整解释塞曼效应需要用到量子力学、电子的轨道磁矩和自旋磁矩耦合成总磁矩，并且空间取向是量子化的，磁场作用下的附加能量不同，引起能级分裂。
在外磁场中，总自旋为零的原子表现出正常塞曼效应，总自旋不为零的原子表现出反常塞曼效应。
塞曼效应是继1845年法拉第效应和1875年克尔效应之后发现的第三个磁场对光有影响的实例。
塞曼效应证实了原子磁矩的空间量子化，为研究原子结构提供了重要途径，被认为是19世纪末20世纪初物理学最重要的发现之一。
利用塞曼效应可以测量电子的荷质比。
在天体物理中，塞曼效应可以用来测量天体的磁场[]1。
1．实验原理1．1原子的总磁矩与总角动量的关系原子的总磁矩由电子磁矩和核磁矩两部分组成，由于核磁矩比电子磁矩小三个数量级以上，所以可只考虑电子的磁矩这一部分。
原子中的电子做轨道运动时产生轨道磁矩，做自旋运动时产生自旋磁矩。
根据量子力学的结果，电子轨道角动量PL和轨道磁矩μL 以及自旋角动量PS和自旋磁矩μS在数值上有下列关系：,, （1-1）式中e ，m 分别表示电子电荷和电子质量；L ，S 分别表示轨道量子数和自旋量子数。
轨道角动量和自旋角动量合成原子的总角动量РJ ，轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩μ，如图1-1所示：图1-1 磁矩和角动量的关系由于μS 和P S 的比值是μL 和P L 比值的两倍，因此合成的原子总磁矩μ不在总角动量РJ 的方向上。
但由于P L 和P S 是绕РJ 旋进的，因此μL ，μS 和μ都绕РJ 的延长线旋进。
把μ分解成两个分量：一个沿РJ 的延长线，称作μJ ，这是有确定方向的恒量；另一个是垂直于РJ 的，它绕着РJ 转动，对外平均效果为零。
对外发生效果的是μJ 。
按照图1进行矢量运算，可以得到μJ 与РJ 数值上的关系为：（1-2）对于LS 耦合，式中 叫做朗德因子，它表征单电子的总有效磁矩与总角动量的关系，而且决定了能级在磁场中分裂的大小。
1．2 外磁场对原子能级及谱线的影响设原子某一能级的能量为Е0，在外磁场（磁场强度为В）的作用下，原子将获得附加的能量ΔE ，则 ：M 为磁量子数，М=J,J-1,……,-J,，共有2J+1个值，J 为角量子数；μB 为玻尔磁子，，h 为普朗克常数；g 为朗德因子；В为磁场强度。
因此，原来的一个能级将分裂为21J +个子能级。
子能级的间隔相等，并正比于В和朗德因子g 。
设频率为ν的光谱线是由原子的上能级E 2跃迁到下能级E 1而产生（即h ν=E 2-E 1）。
在外磁场的作用下，上下两能级各获得附加能量ΔE 1、ΔE 2。
因此，每个能级各分裂成2J 2+1个和2J 1+1个子能级。
这样，上下能级之间的跃迁，将发出频率为`υ的谱线，并有：（1-3）分裂后的谱线与原谱线的频率差将为'ννν∆=-（1-4）以波数表示（1-5）其中L 称为洛仑兹单位，（cm -1）；В用特斯拉（Tesler ）单位。
L 值恰为正常塞曼效应所分裂的裂距。
跃迁时并非所有的都能出现，M 2→ M 1满足一定的选择定则与偏振定则： （1）选择定则：211M M M M M ∆=-∆=±∆=当时，不存在（2）偏振定则如下表：表1-1 偏振定则说明：1、K是沿光波传播的方向，B是沿外磁场的方向。
2、π成分表示光波的电矢量E//B，σ成分表示E⊥B。
将上述二个定则应用于正常塞曼效应时，上下两能级的自旋量子数S=0，则g 2=g1=1，从（1-5）式可得：按选择定则：ΔΜ=Μ2－Μ1=0,±1，所以：当垂直于磁场方向〔В⊥K（横向）〕观察时，原来的一条谱线，将分裂成波数为三条线偏振化的谱线，其中一条波数不变，另外两条波数分别为、。
分裂的三条谱线的波数差，恰为一个洛仑兹单位。
按偏振定则波数不变的谱线，电矢量的振动方向平行于磁场方向（为π成分）；分裂的两条谱线的电矢量振动方向垂直于磁场（为σ成分）。
当沿着磁场方向〔В//K（纵向）〕观察时，波数不变的谱线已不存在，只剩和两条左、右旋的圆偏振光。
将选择定则和偏振定则应用于反常塞曼效应时，由于上下能级的自旋量子数，则，将出现复杂的塞曼分裂[]2。
1．3谱线的微小波长差及测量塞曼效应所分裂的谱线与原谱线间的波长差是很小的，应用多光束干涉的分光仪器，如法布里-珀罗（Fabry-Perot）标准具比较适宜。
标准具的光路如图1-2所示：图1-2 F－P标准具光路图自面光源S上任一点发出的光经过透镜L1后射入玻璃板，在镀膜的两个表面间进行多次反射和透射，分别形成一系列相互平行的反射光束和透射光束。
在透射的诸光束中，相邻两光束的光程差Δλ=2ndcosφ，d为标准具两玻璃板内表面在间距，n为玻璃板间介质折射率，空气中n=1，此时一系列平行并有一定光程差的光束在远处发生干涉（或聚焦透镜L 2的焦平面上）。
当光程差为波长λ的整数倍时，产生干涉极大:2dcos φ=K λ （1-6）K 为干涉级次。
同一级次K 对应着相同的入射角φ，形成一个亮圆环，中心亮环φ=0，cos φ=1，级次K 最大，K max =2d/λ。
向外不同半径的亮环依次为K max -1，K max -2，······,形成一套同心的圆环。
对出射角φ的某一圆环，其直径为D ，如图1-3所示：图1-3 出射角为φ的某一圆环由图可知，tan 2Df φ=，对于近中心的圆环，φ角很小，则tg φ≈sin φ≈φ，得2D f φ=和cos φ=1－φ2/2=1－D 2/8f 2。
代入式（1-6）中得： 222cos 218D d d K f φλ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭（1-7）由上式可见，级次K 与圆环直径D 的平方成线性关系：即随着亮环直径的增大， 圆环将越来越密集。
设入射光包含有两种波长λ1和λ2（λ1>λ2），同一级次对应着二个同心圆环，直径各为D 1和D 2(D 2<D 1)。
由式（7）得：,所以波长差为：（1-8）式中24d Kf为常数，因而Δλ正比于D 12-D 22。
将（1-8）式应用于单一波长λ的相邻两级次（K 级，K-1级），设其直径分别为D K 和D K-1，有：,两式相减得：（1-9）上式表示确定的d和f，对波长λ的光，任意相邻两环的直径平方差为一常数，即任意相邻两环间的面积都相等。
将（1-9）式和近中心圆环的K=2d/λ式代入（1-8）式中得：（1-10）上式即为测量波长差Δλ的公式。
1．4 电子的荷质比（e/m）测量[]3对于一般塞曼效应，由式（1-5），以波长差表示，则将它代入波长差的公式（1-10）中得（1-11）已知d和В，计算M2g2－M1g1的大小，从塞曼分裂的照片中测出各环直径，就可计算e/m的数值，式（1-11）即是实验测量的理论公式。
1．5 Hg546.1nm谱线的塞曼分裂Hg546.1nm谱线是由6s7s3S1到3166s p P跃迁而产生的。
塞曼分裂过程中谱线上能级3S1分裂为三个子能级，下能级3P2分裂为五个能级，选择定则允许的跃迁共有九种。
因此，原来的一条谱线将分裂成九条谱线。
分裂后的九条谱线是等距的，间距都为二分之一的洛仑兹单位，九条谱线的光谱范围为4个洛仑兹单位。
分裂的情况和相应的参数如下表1-1和图1-4所示[]4。
表1-1 谱线分裂3S 13P 2无磁场图1-4 Hg546.1nm 谱线的塞曼分裂2． 用 FD-FZ-I 塞曼效应仪进行的塞曼效应实验2．1 实验仪器FD-FZ-I 塞曼效应仪如图2-1所示：σ- π σ+M 2g 2 M 2 2 1 0-2 -1M 1g 1 M 1 3 23/2 1 0 0 -3/2 -1 -3 -2图2-1 FD-FZ-I塞曼效应仪2．2 实验步骤2．2．1 调节F-P标准具点燃汞灯，不加磁场，将标准具放在导轨上，使光轴与汞灯在同一水平线上，聚光透镜与汞灯之间的距离要大于透镜的焦距80mm，直接用肉眼去看干涉环，应该整个视野充满绿色圆环。
如果标准具有三颗螺丝压力不均，即两反射面未达到平行，圆环并不圆。
将肉眼上下左右移动观看，会看到干涉环在某一方向上扩张，在另一方向上收缩。
如果在环扩张的方向旋紧螺丝，加大压力，或在环收缩方向放松螺丝，减少压力，就能调节在这方向上的反射面平行。
同法，调节其他螺丝，直至三颗螺丝方向上均达到圆环既不扩张又不收缩时为止。
注意要轻微调整，不可用力过猛。
2．2．2 垂直于磁场方向观察塞曼分裂用调好目镜的读数望远镜观看圆环，会看到放大的清晰圆环像。
逐渐增加电磁铁的电流，会看到干涉圆环逐渐变粗，最后原来的一个环向内和向外各分出4个环，为便于测量，加入偏振片并旋转偏振片，直到每级干涉条纹只剩下π成分的3条条纹，记下此时的B值。
从读数望远镜中测量干涉圆环直径值 a,b,c并记录。
使偏振片转动900 只能看到6个外环，从读数望远镜中测量干涉圆环直径值并记录。
实验结束，要及时减小电磁铁电流为零。
2．3 实验数据和处理使用数据及处理结果如下：表2-1π光干涉圆环直径及处理结果B=0.82T , d=5.0mm111230.01990.01830.02330.020433mm mm νννν--∆+∆+∆++∴∆===()83112121443100.020410 1.876100.50.82e c c kg m Bg g M M πνπ∆⨯⨯⨯⨯===⨯⨯+⋅由标准值 1911311.60210 1.761109.11010e c kg m --⨯==⨯⨯ 计算相对误差：110000111.876 1.76110100 6.521.76110η-⨯=⨯=⨯表2-2 σ光干涉圆环直径数据及处理结果 B=0.78T ,d=0.50mm由标准值1911311.60210 1.761109.11010e c kg m --⨯==⨯⨯ 可得不确定度1110e ckgm σ⎛⎫ ⎪⎝⎭110.0384510ckg=⨯则()111.7610.03810ec kg m=±⨯2．4 注意事项1．实验中要尽量使各光学器件的光轴保持一致。