南京大学08级近代物理实验二(大四上学期)]2.4塞曼效应
塞曼效应
1-3 塞曼效应实验目的和要求：了解塞曼效应的重要意义和原理；学习调节光路，学习使用高分辨气压扫描式法布里-珀罗标准具（F-P）和光谱测量技术；观测和研究Hg 放电灯的546.1nm 光谱线在外磁场作用下的塞曼分裂现象和谱线的超精细结构；根据实验结果研究原子能级结构，获得有关分裂能级的参量。
教学内容：1．计算Hg 灯546.1nm 光谱线在磁场作用下分裂的各子谱线的条数、偏振方向、波数变化，和相对强度，作出能级分裂图和光谱分裂示意图。
2．调节光路的准直和共轴，调节F-P 标准具的平行度；观察F-P 标准具产生的等倾干涉圆环随F-P 内空气折射率的变化；通过气压扫描，用光电倍增管扫描测量546.1nm 光谱线的强度随气压的变化，要求达到高分辨率，观测到超精细结构。
3．加垂直观测方向的磁场，观察F-P 后干涉圆环的分裂、分裂环的相对强度和偏振状态；用气压扫描测量546.1nm 谱线分裂出的9 条光谱，测量不同偏振状态下的光谱。
4．分析塞曼分裂谱，计算各分裂子谱线的波数差和相对强度，并与理论值作比较，求荷质比；从塞曼分裂谱中分析得到原子能级的J 量子数和g 因子。
实验过程中可能涉及的问题(有的问题可用于检查学生的预习情况，有的可放在实验室说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回答的问题，有的可作为进一步探索的问题。
不同的学生可有不同的要求。
)塞曼效应是如何产生的？原子在外磁场下的能级分裂由哪些因素决定？根据你的理论计算，在1T 磁场的作用下，Hg546.1nm光谱线分裂成几条谱线？分裂谱线的偏振态为什么不同？分裂谱线的相对强度是多少？分裂谱线的波数差为多少cm-1? 本实验通过什么方法分辨测量这么窄的光谱分裂？F-P 的自由光谱范围如何定义，在实验中有什么作用？用气压扫描式F-P 标准具实现高分辨光谱测量的实验条件有哪些（光路，平行度，准直，光电倍增管前加小孔光阑… ）？随着F-P 内气压即空气折射率的变化，为什么可以观测到分裂谱线重复出现？如何把实验测量结果中光强随气压的变化，标定转化为，光强随谱线波数的变化？此种标定的前提条件是什么？如何尽量减少相邻谱线的互相影响？如果谱线的裂距和强度与理论计算有偏差，可能是什么原因造成的？实验装置说明：1．光源及磁场：Hg 灯与电源（注意Hg 灯上高压的安全），电磁铁与电源（注意电磁铁发热效应，Hg 灯为何需置于磁场中心？）2．光谱测量：透镜、偏振片和干涉滤光片（各起什么作用？）；气压扫描式F-P 标准具、成像透镜和带小孔光阑的光电倍增管（各起什么作用，如何调节，观察到的光学现象？）3．控制和数据采集：气压扫描控制器（注意在升压状态下测量）, 光电倍增管电源系统（注意屏蔽背景光后加高压使用），计算机数据采集（实验测量的是什么物理量？）实验的主要内容和问题：1．Hg 灯置于电磁铁中央，在垂直磁场方向观测光谱（平行磁场方向的塞曼分裂光谱会有什么不同？测量方案上有何不同？）2．调节整体光路，使Hg 灯像、等倾干涉圆环的中心、以及观测点的中心达到准直、共心、共轴。
赛曼效应讲解.pptx
Dk, 2
4
f
2
d
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Dk
k 1 k
代入：k 2d /
k,a
k,b
2 (D2 k,a D2 k,b )
2d (D2(k1), D2 k, )
~
1(
D2 k ,b
D2 k ,a
)
2d
D2 (k 1),
D
2 k ,
参考参数：汞 546.1nm
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2. F—P标准具测量测电子荷质比(不做）
4
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正常赛曼效应的产生是由于原子电子的轨道磁矩与 磁场作用的结果。而反常赛曼效应则是原子的电子总 磁矩（轨道磁矩加自旋磁矩）和磁场相互作用的结果， 在磁场较弱时，原子的轨道磁矩与自旋磁矩首先耦合 后再和外磁场作用，产生所谓的一般的反常塞曼效应； 如果磁场极强时，则原子的轨道磁矩与自旋磁矩分别 和磁场相互作用，从而产生所谓的帕刑－巴克效应。
原子由于磁矩的存在，在磁场中就会受到
磁场的力矩作用，原子的总磁矩在外磁场中 受到的力矩为：
J
M j B
8
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力矩使原子的总磁矩绕磁场方向旋进，也就是总角动量 绕磁场方向旋进,旋进会引起原子能级的附加能量为：
E
j
B
j B cos
g
e 2m
BPj
cos
其中， B eh为/ 4玻 m尔磁子。由于原子总角动量在磁场中
3
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实验原理及设计
赛曼效应实验是研究原子的光谱在磁场中受磁场影响而变 化的实验。根据原子所处的磁场强度不同谱线分裂的条数 不同，赛曼效应由于历史的习惯可分为正常赛曼效应和反 常赛曼效应。通常一条谱线分裂条数为三条的效应叫正常 赛曼效应(可以用经典理论加以解释)，多于三条的叫反常 赛曼效应（只能用量子理论解释）。反常赛曼效应通常发 生在磁场很弱或者磁场很强的条件下。
塞曼效应之简略原理
楚雄师范学院物理与电子科学系近代物理实验姓名：沈燕兵学号：20081041204班级：08物理（2）班塞曼效应之简略原理摘要：本文从塞曼效应实验出发，追溯塞曼效应的发现与其简略原理，发现发掘其内部关系，及产生塞曼效应的本质，通过实验测量推算进一步验证了塞曼效应。
引言：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线由一条谱线分裂成几条偏正化谱线的现象成为塞曼效应，其原理对于该试验的研究有很大意义。
关键词：塞曼效应1 朗德(Lande)因子2 波长差3 波数差4 Abstract: In this paper, starting from the Zeeman effect experiment, traces the Zeeman effect andsimple principles found, found to explore the internal relations, and produces Zeeman effect essence, through experimental measurement estimation is further verified by Zeeman effect.Introduction:The Zeeman effect is the history of physics in the last famous experiment, Hollandphysicist Zeeman found in 1896, the spectrum of the light source is placed in a strong enoughmagnetic field, magnetic field in the luminous body so that the spectral line consists of a spectral line splitting into several partial spectral line phenomenon becomes the Zeeman effect, the principle for the test research of great significance.Key words: Zeeman effect 1 round ( Lande ) factor 2 3 4 wavelength difference of wave numberdifference原子中的电子由于作轨道运动产生轨道磁矩,电子还具有自旋运动产生自旋磁矩,根据量子力学的结果,电子的轨道角动量L P 和轨道磁矩L μ以及自旋角动量S P 和自旋磁矩S μ在数值上有下列关系:L L P m e 2=μ )1(+=L L P L S S P me=μ )1(+=S S P S 式中m e ,分别表示电子电荷和电子质量；S L ,分别表示轨道量子数和自旋量子数。
塞曼效应
塞曼效应摘要：本实验使用微机化的塞曼效应实验仪观察了汞光灯谱线在外加磁场时产生的分裂，即其塞曼效应，并由此计算了电子的荷质比。
关键词：塞曼效应；法布里-珀罗标准具；荷质比1.引言19世纪伟大的物理学家法拉第研究电磁场对光的影响时，发现了磁场能够改变偏振光的偏振方向。
1896年荷兰物理学家塞曼（Pieter Zeeman）根据法拉第的想法，探测磁场对谱线的影响，发现钠双线在强磁场中的分裂。
洛伦兹根据经典电子论解释了分裂为三条谱线的正常塞曼效应。
由于研究这个效应，塞曼和洛伦兹共同获得了1902年的诺贝尔物理学奖。
他们这一重要研究成就，有力地支持了光的电磁理论，使我们对物质的光谱、原子和分子的结构有了更多的了解。
2.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，并把实验结果和理论结果进行比较，同时了解使用CCD及多媒体计算进行实验图像测量的方法。
3.实验原理3.1 塞曼效应简介当光源放在足够强的磁场中时，所发出的光谱线都分裂成几条，条数随能级的类别而不同，而分裂后的谱线是偏振的，这种现象被称为塞曼效应。
塞曼效应证实了原子具有磁距和空间取向量子化的现象。
塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。
正常塞曼效应是指那些谱线分裂为三条，而且两边的两条与中间的频率差正好等于4eBmcπ，对于这种现象，经典理论可以给予很好的解释。
但实际上大多数谱线的分裂多于三条，谱线的裂距是4eBmcπ的简单分数倍，这种现象被称为反常塞曼效应。
下面具体讨论塞曼效应中外磁场对原子能级的作用。
3.2原子的总磁矩与总动量矩的关系因为原子中的电子同时具有轨道角动量P L 和自旋角动量P S 。
相应的，它也同时具有轨道磁矩轨道微矩L μ和自旋磁矩S μ，并且它们有如下关系。
2L LS s e P m e P m μμ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(1)其中L s P P ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩(2) (2)式中 L,S 分别表示轨道量子数和自旋量子数。
赛 曼 效 应
这样上下两个能级之间的跃迁将产生频率为
的谱线,满足： h ' h M 2 g 2 M1 g1 B B
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物 理 实 验 教 学 中 心
eB ' M 2 g 2 M 1 g1 4m ~ 1 1 M g M g L 2 2 1 1 eB L ＝4.67 10 15 B 4mc
物 理 实 验 教 学 中 心
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赛曼效应的产生源于原子具有磁矩和空间量子化这两 个微观属性。原子的磁矩分为电子的磁矩和原子核的磁矩 。电子的磁矩主要分为电子在核外运动所产生的轨道磁矩 和电子本身所具有的自旋磁矩。塞曼效应主要是磁场和原 子内电子的磁矩相互作用后的效应，不涉及原子核的磁矩 问题（原子核磁矩比电子的磁矩要小三个数量级）。
e j g Pj 2m
Physics experiment & teaching center
其中g为朗德因子，它表征原子总磁矩和总角动量的关系， 其值决定于轨道角动量和自旋角动量的耦合形式，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： J ( J 1) L( L 1) S ( S 1) g 1 2J ( J 1)
B0
B0
3S1
M 1 0 -1
Mg 2 0 -2
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3P2
2 3 1 3/2 0 0 -1 -3/2 -2 -3
Physics experiment & teaching center
二 实验方法：
1. 法布里—珀罗标准器（F—P标准具）
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2 由于塞曼效应波长分裂后的波长差很小,为
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 B Mg E B μ=∆ （1）其中M 为磁量子数，μB 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 )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g （2）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E ∆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E 1和E 2之间的跃迁产生频率为v 的光，其中 12E E hv -=在磁场中，若上、下能级都发生分裂，新谱线的频率v ’满足B g M g M hv E E E E E E E E hv B μ)()()()()('112212121122-+=∆-∆+-=∆+-∆+= 即分裂后谱线与原谱线的频率差为 hBg M g M v v v B μ)('1122-=-=∆ （3）代入玻尔磁子mehB πμ4=，得到 B meg M g M v π4)(1122-=∆ （4） 等式两边同除以c ，可将式（4）表示为波数差的形式 B mceg M g M πσ4)(1122-=∆ （5） 令 mc eBL π4=则 L g M g M )(1122-=∆σ （6）其中L 称为洛伦兹单位，且 B L 467.0= 塞曼跃迁的选择定则为：1,0±=∆M当0=∆M ，为π成分，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0=∆J 时，02=M 到01=M 的跃迁被禁止；当1±=∆M ，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，1+=∆M 为右旋圆偏振光，1-=∆M 为左旋圆偏振光。
近代物理实验-塞曼效应实验
近代物理实验——塞曼效应实验一、实验简介如果把光源置于足够强的磁场中，则光源发出的大部分单色光都分裂为若干条偏振的谱线，分裂的条数随能级的类别而不同。
这种现象被称为塞曼效应。
塞曼效应是1896年荷兰物理学家塞曼发现的，洛伦兹对此作出了令人满意的解释。
塞曼效应的发现及其解释对研究原子中电子的角动量和反应角动量耦合作用的朗德因子等原子结构的信息有重要的作用，因此，两人于1902年获得了诺贝尔物理学奖。
本实验将采用光栅摄谱仪的方法来研究这一现象。
二、实验目的1.观察塞曼效应；2.利用塞曼裂矩，计算电子的质核比e/m e；三、实验原理1.塞曼效应概念：将光源放到磁场中，观察到光谱线发生分裂。
原因是原子的能级发生了分裂，根据原子物理学知识，原子中的电子在磁场中的附加能量为：∆E=MgμB B其中g是朗德因子：g=1+J(j+1)−L(L+!)+S(S+1)2J(J+1)2.能级E1与E2之间的跃迁如果产生频率为γ的光，在磁场中上下能级都发生分裂，分裂后的谱线与原谱线的频率差为：∆γ=(m2g2−M1g1)μB B/ℎ其中μB是玻尔磁子：μB=eℎ4πm 得：∆γ=（m2g2−M1g1）eℎ4πmB用波数差表示为：∆σ=（m2g2−M1g1）e4πmcB导出电子的荷质比为：em =()22114cm g m gπσ∆-(em理论值是1.76*1011C/kg）3．观察塞曼效应的方法：F-P标准具光路图，标准具由两块平板玻璃构成，形成干涉极大的条件是：2ndcosθ=kλ（一组同心圆）由于tanθ=D2⁄f，在θ很小时：θ=sinθ=tanθ所以cosθ=1−2sin2θ2=1−12tan2θ=1−D28f2最后推导出波数差： ∆σ=12d （D b2−Da2D k−12−Dk2）含义：Dk与Dk-1是分裂前相邻两个圆环的直径，Db与Da是分裂后同一级次两个圆环的直径（注意计算中∆σ的单位是cm-1）磁感应强度：B=1.2T四、实验仪器摄谱仪、Fe弧光源、Hg放电管五、实验内容1.摄谱和反射镜Bs在摄（1）调整外光路，使得汞放电管发出的光辐射经透镜L1谱仪入射狭缝上成像。
塞曼效应_2
实验三 塞曼效应1896年塞曼(Pieter Zeeman 1865—1943荷兰物理学家)发现把光源置于足够强的磁场中时，光源发出的每一条谱线都分裂为若干条偏振化谱线，分裂的条数随能级类别不同而不同，这种现象称为塞曼效应。
塞曼效应是继法拉第和克尔效应之后被发现的第三个磁光效应，是物理学的重要发现之一。
本实验通过原子发光的磁分裂效应，说明原子能级的磁相互作用能的存在，由于分裂的波长(对应于能级)差很小，故不能用一般的分光仪器去分析测量。
本实验用分辨率为105～107的法布里—珀罗标准具观察汞灯发光的磁场分裂情况。
并通过测量对应分裂谱线的磁场，计算电子的荷质比e/m 。
塞曼效应是研究原子能级结构的重要方法之一。
一、实验目的1. 掌握塞曼效应理论，测定电子的菏质比，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 和计算机进行实验图像测量的方法。
二、实验原理当光源放在足够强的磁场中时，所发出的光谱线都分裂成几条，条数随能级的类别而不同，而分裂后的谱线是偏振的，后人称这现象为塞曼效应。
塞曼效应证实了原子具有磁距和空间取向量子化的现象，至今塞曼效应仍是研究能级结 构的重要方法之一。
正常塞曼效应是指那些谱线分裂为三条，而且两边的两条与中间的频率差正 好等于e H ／4πm c ，可用经典理论给予很好的解释。
但实际上大多数谱线的 分裂多于三条，谱线的裂矩是eH ／4πmc 的简单分数倍，称反常塞曼效应， 它不能用经典理论解释，只有用量子理论才能得到满意的解释。
1. 原子的总磁矩与总动量矩的关系在原子物理中我们知道，原子中的电子不但有轨道运动，而且还有自旋运动。
因此，原子中的电子具有轨道角动量P L 和轨道微矩 μL ，以及自旋角动量 P s 和自旋磁矩 μs 。
它们的关系为：L L p me 2=μ π2)1(h L L p L += S S p me =μ π2)1(h S S p S += （1） 式中 L,S 分别表示轨道量子数和自旋量子数， e ，m 分别为电子的电荷和质量。
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2)表5-4在计算电子荷质比时本应附带上不确定度，不过由于不确定度与计算结果相比太小，所以忽略，具体计算见下
首先，由于对于圆环半径的测量是单次测量，并且实验仪器的任何情况都未知，所以只能认为对于圆环半径的测量的不确定度为0，相应 的不确定度也是0，那么荷质比的不确定度就只由磁感应强度的测量引起
与荷质比的计算结果相比差了14个数量级。以最后的平均值为例，如果计算结果要带上不确定度的话就应该是
(5-7)
其中M称为磁量子数，M=J,(J-l),……,-J，共有2J+1个M值。、
将(5-7)式代到(5-6)式可得
(5-8)
这样，无外磁场时的一个能级，在外磁场的作用下可以分裂成2J+1个子能级。每个子能级的附加能量由(5-8)式决定，它正比于外磁场磁感应强度B和郎德因子g。
3.4.塞曼效应的选择定则
1)由F-P标准具自由光谱区的定义可知，自由光谱区即为 的最大值，对 而言
代回(5-12)式可知
2)由分辨本领的定义可知， 的最小值由标准具的分辨本领决定
分辨本领的定义式是
并且如果已知F-P玻璃板内表面的反射率 的话，也可以用下式计算出分辨本领
结合
可得
进而
也就是说，只要知道F-P标准具的分辨本领或标准具能分辨的最小波长差，即可求出 。
3.2.原子的总磁矩与总动量矩的关系
因为原子中的电子同时具有轨道角动量PL和自旋角动量Ps。相应的，它也同时具有轨道磁矩轨道微矩 和自旋磁矩 ，并且它们有如下关系。
(5-1)
其中
(5-2)
(5-2)式中L,S分别表示轨道量子数和自旋量子数。
原子核也有磁矩，但它比一个电子的磁矩要小三个数量级，故在计算单电子原子的磁矩时可以把原予核的磁矩忽略，只计算电子的磁矩。对于多电子原，考虑到原子总角动量和总磁矩为零，故只对其原子外层价电子进行累加。磁矩的计算可用图5-2的矢量图来进行。
M1g1
1-1
M2g2-M1g1
-5/3
-3/3
-1/3
1/3
3/3
5/3
偏振态
σ
σ
π
π
σ
σ
图5-4是能级分裂和可能跃迁的示意图。中间的0点表示无外磁场时的光谱位置，横线中的黑点，表示一个洛伦兹单位，用L表示，横线上的竖线表示π成份，下面表示σ成份。
图5-4钠5890 A谱线的塞曼分裂示意图
5890A谱线在磁场中分裂为六条，垂直磁场观察时，中间两条线为π成份。两旁的四条线为σ成份，沿着磁场观察π成份不出现。对应的四条σ线分别为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光。在观察塞曼分裂时，一般光谱线最大的塞曼分裂仅有几个洛伦兹单位，用一般棱镜光谱仪观察是困难的。因此，我们在实验中采用高分辨率仪器，即法布里一珀罗标准具(简称F-P标准具)。
3.5.钠黄线5890A谱线的塞曼分裂
钠黄线5890A谱线是(2P3/2→2S1/2)的跃迁，上能级的g2因子为4/3,下能级的g1因子为2，能级分裂的大小和可能的跃迁用列表的方法表示：(根据ΔM只能为：0，±1)
表5-1钠黄线5890A谱线的塞曼分裂
M
3/2
1/2
-1/2
-3/2
M2g2
6/32/3-2/3-6/3
260.162
将原始数据代入公式
即可算出 值（见表5-4），并代入式(5-12)可得荷质比的表达式如下
其中
即可算出电子荷质比如表5-4所示
表5-4实验数据处理*
干涉序
圆环半径
电子的荷质比
平均值
k
173.0827
74689.3
-8013.09
-26.8214
-1.96720E+11
-1.90371E+11
图5-2电子磁矩与角动量关系
由于μS与Ps的比值比μL与PL的比值大一倍，所以合成的原子总磁矩不在总动量矩PJ的方向上。但由于μ绕PJ运动，只有μ在PJ方向的投影μJ对外平均效果不为零。根据图5-2可计算出有μJ与PJ的关系如下。
(5-3)
上式中的g就是郎德因子。它表征了原子的总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。在考虑LS耦合的情况下，郎德因子可按下式计算。
所以表中计算出的荷质比都没有带上不确定度。
将几个荷质比的结果取平均并与标准值 相比，相对误差为
6.问题与讨论
6.1.对于塞曼效应的横效应，磁感应强度的最大值和最小值由什么决定？假定F-P标准具间隔圈厚度h=2mm，其最大值和最小值各是多少？
答：
由(5-12)式可知
也就是说找到 的最大值和最小值即可找到磁感应强度的最大值和最小值。
条纹级数
圆环半径
圆心坐标
X
Y
k
149.936
376.79
260.162
174.625
376.79
260.162
194.687
376.79
260.162
k-1
311.042
376.79
260.162
324.425
376.79
260.162
335.010
376.79
260.162
k-2
422.343
376.79
图5-1塞曼效应实验装置示意图
在本实验中，于电磁铁的两极之间放上一支水银辉光放电灯，用交流电源220v通过自耦变压器接电灯变压器点燃放电管。自耦变压器用来调节放电管的电流强度。实验中把自耦变压器调节到75V上。
电磁铁用直流稳压电源供电，电流与磁场的关系可用高斯计进行测量，使用电磁铁时要先接通冷却水，然后慢慢调节自耦变压器，使磁场电流缓慢达到5A。注意磁场电流不准超过5A，以免电磁铁电源烧坏。
跃迁必须满足以下选择定则
i.当M＝0，垂直于磁场方向观察，产生π线，为光振动方向平行于磁场方向的线偏振光(当J=0，M2=0 →Ml=0除外，如汞的4358埃谱线就有此情况)。平行于磁场方向观察不到π线，即其强度为零。
ii.当M＝±1，垂直于磁场方向观察时，可观察到σ线，为光振动方向垂直于磁场的线偏振光。沿磁场方向观察时，ΔM=1是以磁场方向为正向的右旋偏振光，ΔM=-1是以磁场方向为正向的左旋偏振光.对观察者而言，顺着磁场方向观察和对着磁场方向观察，偏振光方向是相反的。
5.数据记录及处磁感应强度
磁感应强度(mT)
1046
1034
1029
1012
平均值
1042
1049
1020
1014
1035
1032
1022
1007
5.2.电子荷质比的计算及误差
原始数据包括不同级条纹的半径记录于表5-3中
表5-3不同级条纹及相应条纹半径
-7409.14
-24.7999
-1.81894E+11
k-1
323.4923
73726.5
-8504.45
-28.8378
-2.1151Байду номын сангаасE+11
-6890.12
-23.3638
-1.71361E+11
k-2
422.343
-
-
-
-
*对于表中数据的一些说明：
1)表中的圆环半径是指每一干涉序的圆环状条纹的半径，此半径取值乃是用测量出的该干涉序中的三道小环的半径取平均得到的。此外， 是用相邻两个小环的半径做平方差所得。
塞曼效应
1.实验目的
1.1.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。
1.2.掌握法布里—珀罗标准具的原理和使用。
1.3.观察塞曼效应现象，并把实验结果和理论结果进行比较，同时了解使用CCD及多媒体计算进行实验图像测量的方法。
2.实验仪器
研究塞曼效应的实验仪器包括：电磁铁，汞灯，会聚透镜，偏振片，透射干涉滤光片，法布里-珀罗标准具，望远镜，CCD图像传感器及镜头，汞灯电源，磁铁电源，多媒体计算机和图像卡。将这些仪器按照图5-1组装后即可用于与实验。
(5-4)
3.3.外磁场对原子能级作用
原子的总磁矩在外磁场中受到力矩L的作用，可按下式计算。
(5-5)
力矩L使总角动量发生旋进，角动量的改变的方向就是力矩的方向。原子受磁场作用而旋进所引起的附加能量 如下
(5-6)
其中角α和β的意义如图5-3所示。
图5-3原子总磁矩受场作用发生的旋进
由于 或 在磁场中的取向是量子化的，也就是PJ在磁场方向的分量是量子化的，PJ的分量只能是h的整数倍。
设谱线是由E1和E2两能级间跃迁产生的，此谱线的频率由下式确定
(5-9)
在外场作用下的能级E2和E1分别分裂为(2J2+l)和(2Jl+l)个能级，附加能量分别是ΔE2和ΔE1，产生出新的谱线频率可由下式确定
(5-10)
那么分裂后谱线与原谱线的频率差为
(5-11)
引入波数
使用波数差来表示频率差
(5-12)
4.实验内容及步骤
1)对整个光学系统进行共轴调节，是尽可能强的光斑落在F-P的镜片上，用眼睛像F-P的初设镜片望去，可见绿光充满镜片。
2)调节F-P标准具，使两镜片的内表面达到严格平行。
3)加磁场，将钠灯置于磁铁的磁极中央，旋转偏振片的偏振方向鉴别 成分和 成分。