塞曼效应测量电子荷质比
简单说一下塞曼效应测量荷质比
简单说一下塞曼效应测量荷质比
荷质比是描述带电粒子质量与电荷之比的重要物理量。
荷质比的测量对研究电子、质子、离子等物质的性质及运动规律具有重要意义。
而塞曼效应是一种基于磁场作用的实验现象，被广泛应用于测量荷质比。
一、塞曼效应的基本原理
塞曼效应是一种基于原子或分子光谱的实验现象，其基本原理是在外磁场的作用下，原子或分子发生能级分裂。
在外磁场的作用下，原子或分子各能级之间将会分裂成若干个等间隔的子能级，同时出现多条光谱线。
这些光谱线的频率、波长和色散都会发生变化。
原子或分子的这种行为就是所谓的塞曼效应。
二、使用塞曼效应测量荷质比
在外磁场作用下，荷带电粒子在磁场中作运动时，将发生力的偏转，运动轨迹发生改变。
荷带电粒子的轨迹与磁场的大小、粒子荷质比、粒子的能量和速度有关。
通过测量粒子在外磁场下的运动轨迹和长度，以及磁场大小、粒子的速度和
能量，就可以确定粒子的荷质比。
在实验中，采用一个匀强磁场，通过调整磁感应强度和电场的大小来测量荷质比。
电子的荷质比约为1.76×10^11 C/kg，质子的荷质比约为9.58×10^7 C/kg。
结论：
塞曼效应通过测量能级分裂和光谱变化，可以准确地测量带电粒子的荷质比。
这种测量方法精度高、结果可靠，被广泛应用于物理科学研究领域。
原子物理-塞曼效应
角动量在磁场中取向是量子化的，如（6）
式所示，这样附加能量又可表示为（7）式
E J B cos g e p J B cos (5) 2m
(6)
p J cos M ,
M J , J 1,, J
e E Mg B 2m
(7)
附加能量不仅与外磁场B有关，还与朗德因子g有关。
(3)计算电子荷质比 本实验测量方法和数据处理均由智能软件处理, 见WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪使用手册。
【实验数据与处理】
(1)已知:
e 1.77 10 11 e / k g me 标准值
（２） （３） （４）
特斯拉计测得 B= T 打印出实验数据及结果 计算电子荷质比实验值与标准值的百分误差.
塞曼效应
【实验目的】
1、学习Febry —Perot标准具的原理和调节。 2、观察波长为5641埃的Hg光谱线在磁场中的分 裂情况。 3、利用塞曼效应测量电子的荷质比。
【实验原理】
1.塞曼效应
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，原子中的电子既作轨道运动又作自旋 运动。原子的总轨道磁距p L与总轨道角动量 L 的关系 为：
J称为原子的有效磁矩大小由下式决定
e J g PJ , 2m
p J J ( J 1)
(3)
(4)
对于LS耦合有
g 1 J ( J 1) L( L 1) S ( S 1) 2 J ( J 1)
在外磁场的作用下, 原子总角动量PJ和磁 距 J 绕磁场方向进动， 原子在磁场中的附加 能量E如（5）式。
2 2 c v ( M 2 g 2 M 1 g1 ) B c 4me c
塞曼效应实验报告
贵州师范学院物理实验报告实验名称：赛曼效应 实验日期： 年 月 日级 班 姓名 同组者 教师一、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-珀罗标准具的原理及使用,CCD 摄像器件在图像传感中的应用。
二、实验仪器：1．法布里—珀罗标准具假定磁场强度H ＝l 特斯拉，则正常塞曼分裂111067.4~--⨯=∆cm ν，对于如此小的波数差，必须使用高分辨本领的光谱仪器，例如法布里—珀罗标准具。
该仪器由固定间隔d 的两块平行平晶构成，内表面均镀有高反射膜(反射系数R>0.9)，因多光束干涉获得极高的分辨本领。
满足干涉极大的两相邻光束的光程差为λφk nd ==∆cos 2 (1)表征法—珀标准具的两个参量是自由光谱范围和分辨本领。
(1)自由光谱范围所谓自由光谱范围即所能研究的最大光谱范围，它等于移动一个月时波长的改变。
如以某单色光为基准，其自由光谱范围λ∆可表示为 nd 22λλ=∆ (2)更有意义的是用波数来表示，则有nd21~2=∆=∆λλν(3) 即用波数表征的自由光谱范围是一仅与间隔厚度及间隔中介牛折射率有关的恒量。
例如对于d=0.200 cm 的空气层，着λ＝5461 Å，则λ∆＝O ．75 Å，15.2~-=∆cm ν。
(2)分辨本领按照瑞利判据，分辨本领ννd /由透射光强D I 最大值的半宽度决定。
透射光强D I 与反射系数R 及两相邻光束的位相差δ的关系称为爱里公式:)2/(sin 4)1()1(2220δR R R I I D +--= (4) 因而用位相表示的半宽度ε，在考虑到1≈R 时有 RR )1(2-=ε (5) 批 阅相应可分辨的频率间隔νd 与自由光谱范围)~(νν∆=∆c 之间的关系为 πενν2=∆d (6) 所以分辨本领的表示式是)1(22R Rnd d d -=∆==λπνεπνννλλ (7) 即分辨本领主要由反射系数R 决定：R 越高，分辨本领越大。
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）。
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=mhe 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）+（∆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 2.偏振性定则：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。
利用塞曼效应精确测定电子的荷质比
利用塞曼效应精确测定电子的荷质比【摘要】：1896年，荷兰物理学家塞曼（P.Zeeman ）在实验中发现，当光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线会分裂成几条光谱线，分裂的条数随能级类别的不同而不同，且分裂的谱线是偏振光。
这种效应被称为塞曼效应。
需要首先指出的是，由于实验先后以及实验条件的缘故，我们把分裂成三条谱线，裂距按波数计算正好等于一个洛伦兹单位的现象叫做正常塞曼效应（洛伦兹单位mc eB L π4=）。
而实际上大多数谱线的塞曼分裂谱线多于三条，谱线的裂距可以大于也可以小于一个洛伦兹单位，人们称这类现象为反常塞曼效应。
反常塞曼效应是电子自旋假设的有力证据之一。
通过进一步研究塞曼效应，我们可以从中得到有关能级分裂的数据，如通过能级分裂的条数可以知道能级的J 值；通过能级的裂距可以知道g 因子。
【关键词】：正常塞曼效应；反常塞曼效应；电子的荷质比 0 引言塞曼效应的发现使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解，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。
本实验采取Fabry-Perot （以下简称F-P ）标准具观察Hg 的546.1nm 利用塞满效应测量电子的荷质比。
1 提出问题如何利用塞曼效应来精确计算电子的核质比呢？要达到这个目的，我们需要对此实验的现象和所涉及的理论进行必要的分析，下面就来实施这个过程。
（1）谱线在磁场中的能级分裂：设原子在无外磁场时的某个能级的能量为0E ，相应的总角动量量子数、轨道量子数、自旋量子数分别为S L J 、、。
当原子处于磁感应强度为B 的外磁场中时，这一原子能级将分裂为12+J 层。
各层能量为B Mg E E B μ+=0 （1）其中M 为磁量子数，它的取值为J ，1-J ，...，J -共12+J 个；g 为朗德因子；B μ为玻尔磁矩（mhcB πμ4=）；B 为磁感应强度。
塞曼实验报告
一、实验目的1. 通过实验观察塞曼效应现象，加深对原子物理中塞曼效应理论的理解。
2. 掌握使用光栅摄谱仪、偏振片等实验仪器的操作方法。
3. 通过实验测定电子的荷质比，验证量子力学的基本原理。
二、实验原理塞曼效应是指当原子处于外磁场中时，其能级发生分裂的现象。
根据量子力学理论，电子在外磁场中的运动受到磁矩与磁场相互作用的约束，导致能级分裂。
实验中，通过观察汞谱线的塞曼分裂，可以测定电子的荷质比，并验证量子力学的基本原理。
三、实验仪器1. 光栅摄谱仪2. 偏振片3. 汞灯4. 电磁铁5. 聚光透镜6. 546nm滤光片7. 记录仪四、实验步骤1. 将汞灯放置在光栅摄谱仪的入射光路中，调节光栅和汞灯的位置，使汞灯发出的光通过光栅。
2. 在光栅摄谱仪的出射光路中，放置偏振片，调节其角度，观察偏振光的性质。
3. 将汞灯放置在电磁铁的磁场中，调节电磁铁的电流，使磁场强度逐渐增大。
4. 观察汞灯发出的光谱线，记录其位置和亮度变化。
5. 改变电磁铁的电流，重复上述步骤，观察光谱线的分裂情况。
6. 利用记录仪记录光谱线的位置和亮度变化，绘制塞曼分裂谱线图。
五、实验结果与分析1. 观察到汞灯发出的光谱线在电磁铁的磁场中发生分裂，分裂的条数随磁场强度的增大而增加。
2. 根据塞曼效应理论，分裂的条数与能级分裂的数目相等。
通过计算分裂的条数，可以推算出电子的荷质比。
3. 通过实验测定的电子荷质比与理论值相符，验证了量子力学的基本原理。
六、实验讨论1. 实验过程中，电磁铁的磁场强度对塞曼效应的影响较大。
在实验过程中，应严格控制电磁铁的电流，以保证实验结果的准确性。
2. 在实验过程中，观察光谱线时，应注意观察其位置和亮度变化，以便准确记录实验数据。
3. 实验过程中，应保持实验环境的清洁和稳定，以减小外界因素对实验结果的影响。
七、结论通过本次实验，我们成功观察到了塞曼效应现象，并利用实验数据测定了电子的荷质比。
实验结果表明，量子力学的基本原理在原子物理中得到了验证。
(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）。
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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 experimentKeywords：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变”，但是这次实验并米发现任何现象。
大约一年之后塞曼得知法拉弟曾于1862年亲自做过这一实验。
他的反应是，法拉弟这样伟大的实验天才都认为这个实验值得做有价值，那么这个实验就值得用更好的仪器再做一遍，而且塞曼认识到他拥有比法拉弟好得多的仪器，因为法拉弟用的是低分辨率的棱镜分光镜，而他却能使用衍射光栅，这样也许能发现法拉弟所没有觉到的微弱效应。
于是，塞曼就用当时最好的分光仪器即罗兰光栅和特别设计的电磁铁再次实验。
这一次他观察到了由磁场引起的谱线的略微增宽，塞曼在论文中写道：“这样的事情果然发生了我用石棉条沾以食盐放在电磁铁磁极间的氢氧焰中，用罗兰光栅检验火焰光，当电磁铁电路接通时 D的两根谱线（即钠黄光谱线D1和D2）都看到增宽的现象.”1896年10月31日，塞曼把上述结果报告给阿姆斯特丹科学院这一现象发表后，有一些物理学家试图从理论上子以说明，但塞曼认为，真正的解释可以从洛仑兹的电学理论中得到。
四周之后他在阿姆斯特丹科学院的另一次会议上报告说，洛仑兹理论不仅很好地解释了最初的实验结果，而且还预言加宽的谱线边缘发出的光应当是偏振光并且由此可求得离子（即电子）的荷质比，塞曼宣布，他用四分之一波片和检偏器，发现在磁场增宽的谱线边缘，从磁力线方向看出是园偏振光，而从与磁力线成直角的方向观察则是平面偏振光，与理论预言相符。
塞曼测得离子荷质比的数量级为10的7次方cgsm每克。
这一结果虽然粗糙，但却极为重要，因为塞曼发表这个结果是在汤姆逊宣布发现电子之前的几个月，汤姆逊正是借助于塞曼根据洛仑兹的电学理论所得到的上述结果与自己测定的阴极射线荷质比进行比较数量级都是10的 7次方从而得到确实证据的。
根据洛仑兹理论还可推得，从垂直磁场的方向观察谱线应分裂为三条，从平行磁场方向观察，谱线应分裂为两条。
1897年春，塞曼转到阿姆斯特丹大学后，把磁场加大到3万高斯左右，终于观察到二重线和三重线。
应当指出，塞曼能进一步证实洛仑兹的这一理论预言是非常幸运的。
因为后来知道只有单一态的谱系，才能得到洛仑兹理论所预期的结果。
塞曼效应对于原子结构的研究有着重要的意义。
它对泡利原理和电子自旋的发现、对发光机制的详细了解以及更多的事情都是具有决定意义的。
塞曼效应的进一步研究推动了量子力学的发展，而且, 它与量子力学符合成为量子力学的重要实验证明之一。
塞曼的发现由于及时得到洛仑兹的理论解释而很快得到公认,另一方面，塞曼的实验结果与洛仑兹理论的一致也被看成是后者的一大成功。
所以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。
塞曼和洛仑兹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2、正常塞曼效应的现象与理论解释2.1 正常塞曼效应的实验现象以镉(Cd) 643. 847nm 谱线为例介绍正常塞曼效应.将镉光源放入磁场中,对谱线进行测量。
当垂直磁场 B 方向观察时,测得 3 条谱线: V V -0∆,0V ,V V 0∆+,这 3 条谱线都是线偏振的.波数为0V 的谱线的偏振方向平行磁场,记为π线,其波数与原谱线波数相同.而波数为V V 0∆+的两条线的偏振方向与磁场垂直,记为ζ ±线,它们与0V 有相同的间隔V ∆,而L mc 4eBV ==∆π(洛伦兹单位＃) .当平行于磁场方向观察时,只观察到波数分别为V V 0∆+和V V -0∆的谱线,中间那条不出现,而且这2条线都是圆偏振的,其中V V 0∆+线沿逆时针方向作圆偏振, 而V V -0∆线沿顺时针方向作圆偏振，如图所示.2.2正常塞曼的理论解释采用半经典半量子理论对正常塞曼效应进行解释.利用半经典半量子理论解释塞曼效应要基于“原子物理学” 中关于原子磁矩、 拉莫尔(Larmor)进动的相关知识.首先解释塞曼谱线的频率分布规律.当外磁场 B 的作用比原子内部轨道磁矩l μ与自旋磁矩s μ间的耦合作用弱,原子内部 L —S 耦合成j μ ,j μ 在 B 中产生附加能量B g M E B j j m μ=∆ ,其中磁量子数 MJ = j , j -1 , …, - j +1 , - j ,于是能级 En,l,j 对 MJ 的简并解除.考虑一个原子的 2个能级 2E 和 1E 之间的跃迁,无外磁场时,跃迁的能量为hv= 2E - 1E (1)在外磁场中,2 个能级的能量分别为Bg M E 'E Bg M E 'E B 1111B 2222μμ+=+= 量子跃迁的能量为B g M g M hv Bg M B B μμ)()g (M )E -(E ''-E E hv'112211221212-+=-+==(2)由于不考虑自旋(或总自旋均为零) ,此时朗德因子 1g g 12==,因此B )M -M hv hv'B 12μ（+=(3)据选择定则ΔM = 0 , ±1 ,只能有 3条谱线(4)相邻2条谱线的间隔相等,用波数表示则有(5)式中为洛仑兹单位.洛仑兹用经典理论算出了这个量,解释了正常塞曼效应. 为此,他与塞曼一起分享了1902年的诺贝尔物理学奖.下面讨论塞曼效应的偏振特性. 解释谱线的偏振性的依据之一,是角动量守恒定律:在辐射过程中,原子和所发射的光子作为整体的角动量是守恒的;依据之二是原子跃迁的选择定则.当ΔM = 12M -M = 1 时,原子在磁场方向( z) 的角动量减少 1 个 ,把原子和发出的光子作为一个整体,角动量必须守恒。