文档介绍：.
塞曼效应实验
实验日期:2021年9月20日星期二
试验台号:13
一、塞曼效应简介
塞曼效应是指光源谱线在外磁场中发生分裂的现象，是近代物理学史上一个著名的实验，证实了原子角动量和磁矩的量子化现象。塞曼及其导师洛伦兹因此选择法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot，简记为F-P标准具)作为干预元件。
F-P标准具根本组成：两块平行玻璃板，在两板相对的外表镀有较高反射率的薄膜。
图2 多光束干预条纹的形成
F-P标准具是多光束干预装置。以波长为λ的点光源为例，一束光以小角度ψ射入F-P标准具后，在标准具的A、B两平行玻璃板的内外表之间经过屡次反射，分成相互平行的多束光从B板外外表出射，经透镜，将会聚于其焦平面上，由于旋转对称性，同一入射角ψ在其焦平面上会聚成一圆环(如图2所示)，圆环的亮度由相邻两平行光的光程差决定，不同入射角，在其焦平面上形成强弱稳定分布的干预条纹。设A、B两平行玻璃板内外表间的距离为d(简称为“标准具间距〞)，两板间介质为空气，空气折射率n≈1，那么相邻两平行光束的光程差△=2dcosψ。产生干预主极大(亮纹)的条件为△=2dcosψ=kλ，k为干预级次，取整数。由于标准具间距d固定，在波长λ不变的情况下，不同的干预级次对应不同的入射角ψ。在Hg灯光源照明下，相同的入射角，都将会聚在同一个干预圆环上，因此，F-P标准具是等倾干预装置，干预条纹是一系列的同心圆环，中心处级次最高。
设参与干预的光束数为N，干预理论告诉我们，两相邻主极大间有N-1个暗纹。对于一定的F-P标准具干预装置，光波波长一定，干预主极大的间距a近似相等，干预主极大条纹的宽度w=，因此标准具薄膜的反射率越高，N越大，亮纹宽度越细，频谱分辨本领越高。频谱分辨本领是F-P标准具的一个重要指标。设刚能被分辨的两相邻波长为λ和λ+δλ，分辨本领R==，k为干预级次，为参与干预的有效光束数目，显然反射率越高，频谱分辨本领越高，一般为获得较高分辨本领，反射率须为90%以上。
另外，频谱分析中，同一级次k的干预主极大，不同频率的干预亮纹构成一干预条带，如果不同级次的干预条带交叠或重合将使光谱测量发生困难。这是干预理论中的时间相干性对频谱分析的影响，对应于F-P标准具的另一个性能指标：自由光谱范围△。设波长为和()的两束光以相同的方向射到F-P标准具上，干预条纹刚开始重叠，那么△，，干预理论给出△=2/2d。
(5)塞曼效应频谱的测量
用透镜把F-P标准具的干预圆环成像在焦平面上，干预圆环的直径分布信息反映在谱线的频谱分布特征。设统一波长(如)相邻级次k和k-1级圆环直径分别为和，同一级次k的不同波长、，干预圆环直径分别为和。对于空气隙标准具，间距为d，波数差与各直径的关系为：
|△|=||≈(||)
四、实验仪器
笔形***灯+电磁铁装置，聚光透镜，偏振片，546nm滤光片，F-P标准具(右图，空气间隙，标准具间距d=2mm)，成像物镜与测微目镜组合而成的测量望远镜(已调焦到无穷远)。
五、实验步骤及考前须知
(1)在垂直于磁场方向用F-，分析谱线的偏振态。
(2)通过测量干预环的直径数据，间接测量磁感应强度B。、