塞曼效应实验
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。
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。
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。
塞曼效应实验报告模板
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。
(完整word版)塞曼效应实验报告
1、前言和实验目的1.了解和掌握WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪和利用其研究谱线的精细结构。
2.了解法布里-珀罗干涉仪的的结构和原理及利用它测量微小波长差值。
3.观察汞546.1nm （绿色）光谱线的塞曼效应，测量它分裂的波长差，并计算电子的荷质比的实验值和标准值比较。
2、实验原理处于磁场中的原子，由于电子的j m 不同而引起能级的分裂，导致跃迁时发出的光子的频率产生分裂的现象就成为塞曼效应。
下面具体给出公式推导处于弱磁场作用下的电子跃迁所带来的能级分裂大小。
总磁矩为J μ 的原子体系，在外磁场为B 中具有的附加能为：E ∆= -J μ*B由于我们考虑的是反常塞曼效应，即磁场为弱磁场，认为不足以破坏电子的轨道-自旋耦合。
则我们有：E ∆= -z μB =B g m B J J μ其中z μ为J μ在z 方向投影，J m 为角动量J 在z 方向投影的磁量子数，有12+J 个值，B μ=em ehπ4称为玻尔磁子，J g 为朗德因子，其值为 J g =)1(2)1()1()1(1++++-++J J S S L L J J由于J m 有12+J 个值，所以处于磁场中将分裂为12+J 个能级，能级间隔为B g B J μ。
当没有磁场时，能级处于简并态，电子的态由n,l,j （n,l,s ）确定，跃迁的选择定则为Δs=0, Δl=1±.而处于磁场中时，电子的态由n,l,j,J m ，选择定则为Δs=0，Δl=1±，1±=∆j m 。
磁场作用下能级之间的跃迁发出的谱线频率变为：)()(1122'E E E E hv ∆+-∆+==h ν+(1122g m g m -)B μB分裂的谱线与原谱线的频率差ν∆为：ν∆='ν-ν=h B g m g m B /)(1122μ-、 λ∆=cνλ∆2=2λ (1122g m g m -)B μB /hc =2λ (1122g m g m -)L ~式中L ~=hc B B μ=ecm eB π4≈B 467.0称为洛仑兹单位（裂距单位）。
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
塞曼效应实验塞曼效应是物理学中的一个重要现象，它描述了原子或分子在强磁场作用下的光谱线的分裂现象。
它的发现对于量子力学的发展有着重要的意义，因此塞曼效应实验也是物理学教育中的经典实验之一。
首先，我们来了解一下塞曼效应的基本原理。
塞曼效应是由于原子或分子的磁矩在外磁场作用下发生取向运动而产生的。
当原子或分子处于外磁场中时，其电子绕核运动的轨道和电子自旋会发生相互作用，并且会对能级结构产生影响。
在无磁场情况下，原子或分子的能级是简并的，即不同的能级具有相同的能量。
但是在磁场作用下，能级会发生拆分，变得非简并。
这种能级的拆分现象就是塞曼效应。
为了观察和研究塞曼效应，我们需要进行一系列实验准备工作。
首先，我们需要准备一个强磁场装置，可以使用电磁铁或永磁铁来产生较强的磁场。
这个装置需要提供稳定的磁场，并且能够调节磁场的强度。
接下来，我们需要选择适当的原子或分子样品。
塞曼效应可以发生在不同的原子或分子上，但是要求它们具有磁矩。
其中最常用的实验材料是原子氢。
氢原子具有一个单个的质子核和一个电子，其运动轨道和自旋都可能对能级结构产生影响。
因此，氢原子是进行塞曼效应实验的理想材料。
在实验过程中，我们首先将选定的原子或分子样品置于强磁场中，并将其加热。
加热样品可以激发原子或分子的内部能级，使其向更高的能级跃迁。
当样品的能级跃迁时，会吸收或发射特定波长的光。
我们可以使用光谱仪来检测这些光的波长和强度。
在有磁场的情况下，样品能级的简并会被拆分成多个非简并的能级。
这些拆分的能级具有不同的能量，对应于不同的波长。
通过光谱仪观测到的光谱线将会出现分裂的现象，其中分裂的数量和模式取决于磁场的强度和样品的性质。
塞曼效应实验的应用非常广泛。
首先，它帮助我们认识到电子具有自旋磁矩和轨道磁矩，进而为研究原子结构和量子力学提供了重要线索。
其次，塞曼效应还广泛应用于光谱学领域，通过观测光谱线的分裂模式，可以确定原子或分子的磁性质和能级结构。
塞曼效应实验报告
塞曼效应实验报告一、实验目的1.通过实验观察塞曼效应的发生，验证原子核磁矩对外磁场的取向作用。
二、实验器材1.塞曼效应实验装置，包括强磁场、光源、分光仪、接收屏等。
2.气泡瓶、稳流源、透镜、准直器等。
三、实验原理塞曼效应是电子在外磁场中发生能级分裂的现象。
当处于磁场中的一些原子的电子由高能级向低能级跃迁时，如果有出射光，它的频率会因磁场的作用发生分裂，而出射光的谱线会因此而加宽。
根据Δν=2ν(H=0)-(ν(H≠0)1+ν(H≠0)2)，可以得到磁场对于光谱线频率的分裂。
四、实验步骤1.将实验装置放在一个较为安静的环境中，避免外界光的干扰。
2.通过气泡瓶和稳流源将光线发射到空气中，然后利用透镜和准直器将光线聚焦。
3.调整实验装置中的光源和分光仪，使其达到最佳状态。
4.打开分光仪和接收屏，观察到塞曼效应的现象。
5.调节外磁场的强弱，观察到光谱线频率的分裂情况。
6.记录实验数据，并进行分析。
五、实验结果在实验中，我们通过调节外磁场的强弱，观察到了光谱线频率的分裂情况。
随着外磁场的增强，光谱线逐渐分裂成多个衍射条纹，而且分裂的条纹数随着磁场的增强而增多。
六、实验分析通过实验观察到的结果，我们可以得出以下结论：1.塞曼效应的发生是由于原子核磁矩对外磁场的取向作用引起的。
2.外磁场的增强会导致光谱线频率的分裂，分裂的条纹数与磁场的强弱成正比关系。
3.塞曼效应的观察需要一个相对安静的环境，避免外界光的干扰。
七、实验总结通过本次实验，我学习了塞曼效应的发生机制，并通过实验验证了原子核磁矩对外磁场的取向作用。
在实验中，我对实验器材的操作也更加熟悉了，提高了我实验操作的能力。
然而，本次实验还存在一些问题。
首先，实验装置中的光源和分光仪需要精细调节，操作起来比较繁琐。
其次，由于实验环境的限制，外界光的干扰对实验结果也会产生影响。
希望在今后的实验中能够进一步改进和完善。
总的来说，本次实验收获颇多，学到了新的知识，提高了实验技能。
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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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
2．根据塞曼效应求波荷质比和洛伦兹单位
由于测量的是π成分，根据偏振定则，由表 2 查得高能级 3S1 的 M（即 M2）取值为 1、 0、–1，低能级 3P2 的 M（即 M1）取值为 1、0、–1 时，满足ΔM=0，出现 3 条谱线；3S1 的 g（g2）=2，3P2 的 g（g1）=3/2。
μJ
=g
e 2me
PJ
（1）
e—电子电量
me—电子质量
g—朗德因子，它表征原子的总磁矩与总角动量之间的关系。
2．外磁场对原子能级的作用
原子的总磁矩在磁场 B 中受到 J B cosα
=
g
e 2me
PJ
cos β
其中α为μJ 与 B 的夹角，β为 PJ 与 B 的夹角。
将以上 3 组满足ΔM=0 的 M1 、M2 和 g1 、g2 ，得到 3 个裂距（波数差）
Δν~1
=
(M 2 g2
− M 1 g1 )L~
=
(1× 2 −1× 3
2)L~
=
1 2
L~
Δν~2 = (M 2 g 2 − M 1g1 )L~ = (0 × 2 − 0 × 3 2)L~ = 0
Δν~3
=
17
附图（1）阿贝比长仪读数显微镜视场 a. mm 标尺 b. 0.1mm 标尺 c. μm 标尺
18
−σ
+σ
图（1）汞原子 564.1nm 的塞曼能级分裂及跃迁
塞曼效应实验报告
塞曼效应【实验目的】1. 掌握塞曼效应理论，测定电子的荷质比，确定能级的量子数和朗德因子，绘出跃迁的能级图。
2. 掌握法布里—珀罗标准具的原理和使用。
3. 观察塞曼效应现象，把实验结果和理论结果进行比较。
4. 学会使用CCD 和计算机获取实验图像和数据的方法。
【实验装置】研究塞曼效应的实验装置如图1所示，在本实验中，在电磁铁的两极之间放上一支笔型汞灯，N - S 为电磁铁的磁极，电磁铁用直流稳压电源供电，电流与磁场的关系可用特斯拉计进行测量。
会聚透镜用于使通过标准具的光增强。
偏振片在垂直磁场方向观察时用以鉴别π 成分和σ 成分，在沿磁场方向观察时用以鉴别左圆偏振光和右圆偏振光。
干涉滤光片将所观察的波长选择为546.1 nm 。
CCD 作为光探测器，采集F-P 标准具的干涉花样，传送到计算机上，实验者可使用专用的图像处理软件读取实验数据。
MP F P F L SN 电磁铁图1 塞曼效应的实验装置【实验原理】（一）原子的总磁矩与总动量矩的关系 原子中的电子不但有轨道运动，而且还有自旋运动。
原子中电子的轨道角动量P L 与轨道磁矩μL 、自旋角动量P S 与自旋磁矩μS 之间的关系为)(),,,1,2L L L S S S e e P P S S m m =-==-=+μP μP （1）其中L 和S 分别表示轨道量子数和自旋量子数，e 和m 分别表示电子的电荷和质量。
原子核的磁矩比一个电子的磁矩要小三个数量级，因此在计算单电子原子的磁矩时可以把原子核的磁矩忽略。
对于多电子原子，考虑到原子总角动量和总磁矩为零，只对其外层价电子进行累加。
磁矩的计算可用矢量图表示，如图2所示。
由于μS 与P S 的比值是μL 与P L 的比值的2倍，合成的原子总磁矩μ 不在总动量矩P J 方向上。
因μ 绕P J 运动，只有μ 在P J 方向上的投影μJ 对外的平均效果不为零。
根据图1进行矢量叠加运算，μJ 与P J 数值上的关系为2J L e g P mμ= （2） 其中g 称为朗德因子。
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。
(完整word版)塞曼效应实验报告
1、前言和实验目的1.了解和掌握WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪和利用其研究谱线的精细结构。
2.了解法布里—珀罗干涉仪的的结构和原理及利用它测量微小波长差值。
3。
观察汞546。
1nm(绿色）光谱线的塞曼效应，测量它分裂的波长差，并计算电子的荷质比的实验值和标准值比较。
2、实验原理处于磁场中的原子，由于电子的j m 不同而引起能级的分裂，导致跃迁时发出的光子的频率产生分裂的现象就成为塞曼效应。
下面具体给出公式推导处于弱磁场作用下的电子跃迁所带来的能级分裂大小.总磁矩为J μ 的原子体系，在外磁场为B 中具有的附加能为： E ∆= -J μ*B由于我们考虑的是反常塞曼效应，即磁场为弱磁场，认为不足以破坏电子的轨道-自旋耦合。
则我们有：E ∆= -z μB =B g m B J J μ其中z μ为J μ 在z 方向投影,J m 为角动量J 在z 方向投影的磁量子数，有12+J 个值,B μ=em eh π4称为玻尔磁子，J g 为朗德因子,其值为J g =)1(2)1()1()1(1++++-++J J S S L L J J由于J m 有12+J 个值，所以处于磁场中将分裂为12+J 个能级，能级间隔为B g B J μ。
当没有磁场时，能级处于简并态，电子的态由n,l ，j （n,l,s ）确定,跃迁的选择定则为Δs=0, Δl=1±.而处于磁场中时，电子的态由n ，l ，j,J m ，选择定则为Δs=0,Δl=1±，1±=∆j m 。
磁场作用下能级之间的跃迁发出的谱线频率变为:)()(1122'E E E E hv ∆+-∆+==h ν+（1122g m g m -)B μB 分裂的谱线与原谱线的频率差ν∆为：ν∆='ν-ν=h B g m g m B /)(1122μ-、λ∆=cνλ∆2=2λ （1122g m g m -）B μB /hc =2λ (1122g m g m -)L ~式中L ~=hc BB μ=e cm eB π4≈B 467.0称为洛仑兹单位（裂距单位).所以电子的荷质比：e m e =Bc π4 ·11221g m g m -·2λλ∆塞曼能级跃迁的选择定则和偏振定则:表 12313P P S S S S →，我们以式（1—5）及能级跃迁的选择定则来分析此反常塞曼效应.能级分裂如下图所示:Hg nm 1.546谱线是由1376S S S 到2366P P S 跃迁而产生，表2列出13S 和23P 能级的各量子数L 、S 、J 、m 、g 与mg 的值。
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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eB 4mc
(M
2
g2
M1
g1)L
L eB 4.67103 B m1 4mc
（B的单位取Gs）,L称为洛仑兹单位。磁量子数M的选择
定则为
M M 2 M1 0, 1
但是，并非任何两个能级的跃迁都是可能的。
当 J 2 J1 , M 2 0 M1 0 时除外
①．当M 0时，产生 线，沿垂直于磁场的方向观察时，得到
vb
(1 2d
)(Db2
Da2 ) /(DK2 1
DK2
)
（11）
v~
vb
vc
(
1 2d
)(Dc2
Db2 ) /(DБайду номын сангаас2 1
DK2 )
计算出同级的两个波数差，要求测出两个级次 四个波数差。
实验注意事项
1、在暗室中操作，注意高压安全。 2、严禁用手和其它物体触摸F-P标准具等
光学元件的光学面以及CCD的芯片。
数据处理
1、由公式
e v~ 4.67 10 1 cm1T 1
4mc (1/ 2)B
计算出电子的荷质比，并和理论值比较算出相对误 差。其中В是外加磁场强度。当给直流电磁铁加上一定的 电流时，就有一定的磁场В，实验可以用毫特斯拉记测量。
是当外加磁场时同级相邻裂变环之间的波数差。
~
2、由公式
v~
va
2、定性观察：通过显微镜定性观察汞546.1nm谱线 的塞曼分裂现象。观察磁场从无到有过程中，干 涉圆环与磁场B的关系，并用偏振片确定π成分 和σ成分，记下观察结果。
3、CCD测量：用CCD测量系统对汞546.1nm谱线分 裂后的π线成份进行图像的存储和测量，并记下 测量结果。
4、荷质比计算：选用合适的F-P标准具和磁感应强 度，验证塞曼分裂的裂距，并计算电子的荷质 比e/m。
思考题
1、当纵向观察 成份时，观察到里圈最亮，这
时对应的是 还是 ？ 为什么？
2、调整法布里——珀罗标准具时，如何判别标 准具的两个内平面是严格平行的？标准具调 整不好会产生怎样的后果？
大学近代物理实验
塞曼效应实验
～～四川大学物理系～～
实验介绍
塞曼效应是物理学史上一个著名的 实验。荷兰物理学家塞曼在1896年 发现把产生光谱的光源置于足够强 的磁场中，磁场作用于发光体，使 光谱发生变化，一条谱线即会分裂 成几条偏振化的谱线，这种现象称 为塞曼效应。
P.Zeeman 1865-1943 荷兰
M.Faraday 1791-1867 英国
法拉第旋光效应（1845年）和克尔效应 （1875年）的发现在当时引起了众多物理 学家的兴趣。1862年法拉第出于“磁力和 光波彼此有联系”的信念,曾试图探测磁场 对钠黄光的作用,但因仪器精度欠佳未果。
塞曼在法拉第的信念的激励下,经过多次的失败,最后用当时分辨本 领最高的罗兰凹面光栅和强大的电磁铁,终于在1896年发现了钠黄 线在磁场中变宽的现象,后来又观察到了镉蓝线在磁场中的分裂。
I0 1
F
1
sin 2
11.1 1.24
F=4R/(1-R)2
2
R=50％
R=80％
k2π
(k+1)2π
δ
多光束干涉光强分布曲线
88.9
98.76 IR/I0
塞曼分裂π光成分F-P干涉图
~
Dm2 (2 ) Dm2 (1) Dm21(2 ) Dm2 (2 )
~SFR
Dm(λ1)
~SFR
1 2d
磁量子数M共有2J+1个值，因此原子在外磁场中时原来的 一个能级将分裂成 2J+1个子能级。 未加磁场时，能级E2 和E1之间跃迁产生的光谱线频率为
hv E2 E1
在磁场中，分裂后谱线频率为ˊ分裂后的谱线与原谱线的 频率差 为
hv (E2 E2 ) (E1 E1)
~
(M
2
g2
M1
g1)
Dm(λ2)
d=5mm
Dm-1(λ2)
实验仪器
N
S
12 3
45
6
9
7 8
0
0笔型汞灯、１聚光镜、２标准具滤色片、３法—珀标准
具、４偏振片、５会聚透镜、６直读式望远镜、７CCD摄
像头、８显示器、9电磁铁
实验内容
1、光路调整：调节光学系统共轴，使从显微镜中观 察时，至少有5个干涉圆环可以测量。各部件的 位置以及具体的调节方法和技巧由同学自己设计。
实验目的
本实验通过高分辨率的分光器件法布里-珀 罗观察546.1nm 汞绿线在磁场中的分裂，并测 量分裂谱线的波数差 等物理量。
1、加深对原子磁矩及空间量子化等原子物理 学概念的理解
2、学习法布里-珀罗标准具和CCD器件在光谱 测量中的应用
实验原理
塞曼效应的产生是原子磁距与外加磁场作用的结果。 根据原子物理理论，无外磁场时，原子某个能级的能量
光振动方向平行于磁场的线偏振光。沿平行于磁场的方向观察 时，光强度为零，观察不到。 ②．当Δ M 时1 ，产生 线，合称 线。沿垂直于磁场的方向 观察时，得到的都是光振动方向垂直于磁场的线偏振光。当光 线的传播方向平行于磁场方向时 线为一左旋圆偏振光， 线 为一右旋圆偏振光。当光线的传播方向反平行于磁场方向时， 观察到的 和 线分别为左旋和右旋圆偏振光。
汞绿线是6s7s3s1能级到6s6p3P2能级跃迁产生的谱线，这 两个能级的分裂情况及对应的量子数M和g表示见图。 上能级6s7s3s1分裂为三个子能级，下能级分裂为五个能 级，选择定则允许的跃迁共有九种。因此，原来的 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。各线段的长度表示谱线的相对强度。
为E0；在外磁场作用下，这一原子能级的能量将增加或
减少，分裂为2J+1层：
E E0 E
E Mg e B 2m
M为磁量子数 ，只能取J，J-1，J-2 …… -J（共2J+1）个值 ；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）而不同。
附加能量E 不仅与外磁场B有关，还与朗德因子g有关。
塞曼在洛仑兹的指点和洛仑兹经典电子论的指导下, 解释了正常塞曼效应和分裂后的谱线的偏振特性,并且估 算出的电子的荷质比与几个月后汤姆逊从阴极射线得到 的电子荷质比相同。 塞曼效应不仅证实了洛仑兹电子论 的准确性,而且为汤姆逊发现电子提供了证据。也证实了 原子具有磁矩并且空间取向是量子化的。
1902年洛仑兹和塞曼因此而共享了诺贝尔物理学奖。
M2g2-M1g1 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
12.5 37.5 75
75 37.5 12.5
75 100 75
IT/I0
0
法布里－珀罗干涉仪 85.2
R=4％ 14.8
两光束的光程差为： 2nh cos
产生亮条纹的条件为：2h cos m
干涉光强分布公式
IT