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塞曼效应实验
实验日期 :2016 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磁场方向观察，
9 条分裂谱线的强度 (以中心
谱线的强度为
100)随频率增加分别为
，，75，75，100，75，75，，。
上能级
下能级
外层原子
6 7
6 6
原子态
3
3
1
2
轨道量子
L
0
1
数
自旋量子
S
1
1
数
总量子数
J
1
2
朗德因子
g
2
3/2
磁量子数
M
1,0,-1
2,1,0,-1,-2
Mg
2,0,-2
3,3/2,0,-3/2,-3
表 1 Hg 的谱线的上下能级
图 1 Hg 的谱线的塞曼分裂
成功是必须的
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(4) 法布里 -珀罗 (Fabry-Perot) 标准具
本实验通过干涉装置进行塞曼效应的观察。由于 Hg 绿线的波数 1/λ= -1，B=1T
-5
时，相邻裂距很小， △（）/（） ≈ ×10，属于精细结构光谱分析，干涉条纹必须十分细
锐，才能把各谱线分辨出来。为此，我们选择法布里 -珀罗标准具 (Fabry-Perot ，简记为 F-P
标准具 )作为干涉元件。
F-P 标准具基本组成：两块平行玻璃板，在两板相对的表面镀有较高反射率的薄膜。
图 2
多光束干涉条纹的形成
F-P 标准具是多光束干涉装置。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 两平行玻璃板的内表面之间经过多次反射，分成相互平行的多
束光从 B 板外表面出射，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
在其焦平面上汇聚成一圆环
(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涉条纹。设
A 、B 两平行玻璃板内表面间的距
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，则相邻两平行光束的
光程差 △=2dcosψ。产生干涉主极大
(亮纹 )的条件为 △=2dcosψ=kλ， k 为干涉级次，取整数。
由于标准具间距
d 固定，在波长 λ不变的情况下，不同的干涉级次对应不同的入射角
ψ。在
Hg 灯光源照明下，相同的入