塞曼效应实验装置原理

1. 塞曼效应的原理

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。正常塞曼效应可用经典理论给予很好的解释；而反常塞曼效应却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。
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由一条谱线分裂成几条偏振化谱线的现象称为塞曼效应。若一条谱线分裂成三条、裂距按波数计算正好等于一个洛仑兹单位（L0=eB/4πmc）的现象称为正常塞曼效应；而分裂成更多条且裂距大于或小于一个洛仑兹单位的现象称为反常塞曼效应。
塞曼效应的产生是原子磁矩和外加磁场作用的结果。根据原子理论，原子中的电子既作轨道运动又作自旋运动。原子的总轨道磁矩μL与总轨道角动量pL的关系为：
原子的总自旋磁矩μS与总自旋角动量PS的关系为：
其中：m为电子质量，L为轨道角动量量子数，S为自旋量子数，hbar为普朗克常数除以2π，即hbar=h/(2π)（hbar写法是在小写的h上半部分打一横杠）。
原子的轨道角动量和自旋角动量合成为原子的总角动量pJ，原子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩μ（见图1）。由于μS/pS的值不同于μL/pL值，总磁矩矢量μ不在总角动量pJ的延长线上，而是绕pJ进动。由于总磁矩在垂直于pJ方向的分量μ┴与磁场的作用对时间的平均效果为零，所以只有平行于pJ的分量μJ是有效的。μJ称为原子的有效磁矩，大小由下式确定：
其中，J为总角动量量子数，g为朗德因子。对于LS耦合，存在
当原子处在外磁场中的时候，在力矩N=μ×B的作用下，原子总角动量pJ和磁矩μJ绕磁矩方向进动（见图2）。原子在磁场中的附加能量ΔE为：
其中，β为pJ与B的夹角。角动量在磁场中取向是量子化的，即：
其中，M为磁量子数。因此，
图1 原子磁矩与角动量的矢量模型 图2 μJ和pJ的进动
可见，附加能量不仅与外磁场B有关系，还与朗德因子g有关。磁量子数M共有2J+1个值，因此原子在外磁场中，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之间的跃迁产生的光谱线频率ν为：
(1)外加磁场时，分裂后的谱线频率ν’为：
(2)分裂后的谱线与原来谱线的频率差Δν’为：
(3)定义为洛仑兹单位。
用波数间距Δγ表示为：
(4)能级之间的跃迁必须满足选择定则，磁量子数M的选择定则为ΔM=M2-M1=0, ±1；而且当J2=J1时，M2=0 à M1=0的跃迁除外。
当ΔM=0时，产生π线，沿垂直于磁场方向观察时，π线为光振动方向平行于磁场的线偏振光，沿平行于磁场方向观察时，光强度为零，观察不到（见图3）。
当ΔM=±1时，产生σ线，迎着磁场方向观察时，σ线为圆偏振光，ΔM=+1时为左旋圆偏振光，ΔM=-1时为右旋圆偏振光。沿垂直于磁场方向观察时，σ线为线偏振光，其电矢量与磁场垂直（见图3）。
图3 π线和σ线
只有自旋是单态，即总自旋为0谱线才表现出正常塞曼效应。非单态谱线在磁场中表现出反常塞曼效应，谱线分裂条数不一定是三条，间隔也不一定为一个洛仑兹单位。
例如钠原子的589.6nm和589.0nm的谱线，在外磁场中的分裂就是反常塞曼效应。589.6nm的谱线为2P1/2态向2S1/2态跃迁产生的谱线。当外磁场不太强的时候，在外磁场作用之下，2S1/2态能级分裂成2个子能级，2P1/2态也分裂成2个子能级，但由于两个态朗德因子不同，谱线分裂成4条，中间两条为π线，外侧两条分别是σ+线与σ-线。589.0nm的谱线为2P3/2态向2S1/2态跃迁产生的，2P3/2态能级在外磁场不太强时分裂成4个子能级，因此589.6nm的谱线分裂成六条。中间两条π线，外侧两边各2条σ线。

2. 塞曼效应是怎样的

塞曼(Pieter Zeeman)是荷兰著名的实验物理学家、“塞曼效应”的发现者，1865年5月25日出生于荷兰泽兰省斯科威岛的小村庄宗内迈尔—名路德教教长的家里。

1896年8月，塞曼在用半径为10英寸(1英寸=2.54厘米)的凹形罗兰光栅观察强磁场中钠火焰的光谱时，发现在垂直于磁场方向黄色D线变宽。10月，他在平行于磁场方向同样观察到这种现象，另外，吸收光谱的情况与此类似。尔后塞曼使用了比钠D线更细的由镉产生的深绿谱线，加大了磁场(由几千高斯到几万高斯)，提高了探测的精度，证实光谱线不是单纯地增宽，而是如洛伦兹所预言的分裂为两条或三条分线，且各分线是偏振的。这种光源在强磁场中谱线分裂成二、三条偏振化分线的现象，称为“塞曼效应”。

“塞曼效应”是探索原子内部精细结构和各组成部分性质的有用工具。利用它可算出电子的磁矩，可算出原子的角动量从而确定原子的能级。它对泡利不相容原理的提出和电子自旋的发现均起过重大作用。它与量子力学原理完全符合，成为量子力学的重要实验证明。它为研究电子顺磁共振现象和原子核性质(核能态、核磁矩等)提供了一种有效的手段。“塞曼效应”还可用来测量等离子体的磁场，并可将它与用磁探针法测得的结果相比较。在天文学中，应用它来测量太阳和其他恒星表面的磁场。

为表彰塞曼和他的老师——经典电子论的创立者——洛伦兹在研究磁场对光的效应领域所做出的卓越贡献，瑞典皇家科学院给他们颁发了1902年诺贝尔物理学奖。

3. 2. 塞曼效应 1). 什么叫塞曼效应、正常塞曼效应、反常塞曼效应 2). 试画出汞的435.8nm光谱线（3s1-3p1）

当发光的光源置于足够强的外磁场中时，由于磁场的作用，使每条光谱线分裂成波长很靠近的几条偏振化的谱线，分裂的条数随能级的类别而不同，这种现象称为塞曼效应。1、由于历史原因，当光源置于外磁场中，其一条谱线分裂成三条谱线，称为正常塞曼效应。出现此效应的有二种情况：外磁场虽然为弱磁场，原子体系的电子总自旋为零时（即电子的数目为偶数并形成独态的原子），一条谱线只分裂成三条谱线；另一种是外磁场是强磁场，已足以破坏电子耦合，耦合可以忽略，电子磁矩和轨道磁矩分别单独和外磁场作用，观察到一条谱线分裂成三条谱线，称为帕邢—巴克效应，其效果趋于正常塞曼效应。

2、外磁场为弱磁场，原子体系的电子总自旋不为零，一条谱线分裂成更多条，称为反常塞曼效应。本实验使用的汞绿光（，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。

4. 能力之间的转化需要一定的装置,这种装置是什么

读了《责任胜于能力》这本书，认我对“责任”这个词有了更深的认识。“责任”是最基本的职业精神，它可以让一个人在所有的员工中脱颖而出，责任是一种担当，是一种约束，是做人、做事的基础。

作为教师的我们从事的是培养人、塑造人的职业。如果在我们工作中不负责任，没能使自己的学生成人、成材，这不仅仅贻害了一个人、一个家庭，更是危害了国家和社会。因此我们必须负责任地工作，用心去爱护、去培养自己的学生。良好的听课习惯、作业习惯、书写习惯、读书习惯、路队、纪律、卫生等常规习惯的养成，以及孩子们日常的生活事务处理工作，这些无不得付出爱心与真心，才能让孩子们买你的帐，从而顺利圆满的完成各项教育教学工作，为把他们培养成将来的栋梁之才打好坚实的基础。

没有做不好的工作，只有不付责任的人，责任承载着能力，一个充满则热感的人才有机会充分展现自己的能力。

受责任，从本质上说，是一种与生俱来的使命，它伴随着每一个生命的始终。事实上，只有眼那些能够勇于承担责任的人，才有可能被赋予更多的使命，才有资格获得更大的荣誉。一个缺乏责任感的人，或者一个不付责任的人，首先失去的是对自己的基本认可，其次失去对自己的基本认可。失去别人对自己的信任与尊重，甚至也失去了自身的致命之本——信誉与尊严。

无论你做什么样的工作，只要你能认真地、勇敢地、担负起责任，你所能做的就是有价值的，你就会活动尊重和敬意。有的责任担负起来很难，有的却很容易，不在于工的类别，而在于做事的人。只要你想、你愿意，你就会做的很好。

我们每一个人生活中扮演不同的角色。无论一个人但任何职务，做什么样的工作，他都对他热付有责任，这就是社会法则。

当你在为公司工作时，无论老板安排你在哪个位置上，都不要轻视自己的工作，都要担负起责任来。那些在工作中推委的人，老是埋愿环境，寻找各种借口，为自己开脱。他们往往是职业的被动者，即使工作一辈子都不会出色。自身的能力只有通过奋斗。

一个人是不是人才固然很关键，但最关键的付则人的态度。责任胜于能力不容否认。责任需要靠业绩来证明，业绩是靠责任去创造。

5. 请问塞曼效应详细

所谓塞曼效应就是光源发射的谱线在一定强度的磁场中发生多重分裂的偏振分量的现象，塞曼调制方式主要有2种，一种是将磁场加与光源的，另一种是将磁场加于原子话器的，所谓的纵横向塞曼调制主要是指所加磁场方向与辐射光方向的关系，当成平行时为纵向，当成垂直时为横向，由于磁场又可以分为可变和固定的，有多种组合方式，因此扣背景方式也各有所不同。

塞曼效应
Zeeman effect

原子在磁场中能级和光谱发生分裂的现象。1896年D.塞曼发现原子在足够强的磁场中光谱线发生分裂，在垂直磁场方向观察到分裂为3条，裂距与磁场大小成正比。中间的谱线与不存在磁场时的波长相同，但它是线偏振光，振动方向与磁场平行；两边的两条谱线是振动方向与磁场垂直的线偏振光。在平行磁场方向观察，只能看到两边的两条谱线，它们是圆偏振光(见光的偏振)。H.A.洛伦兹用经典电磁理论作了解释。后来进一步研究发现许多原子的光谱线在磁场中分裂更为复杂。人们把塞曼原来发现的现象称为正常塞曼效应，更为复杂的称为反常塞曼效应。全面解释塞曼效应须用量子理论，并须考虑电子自旋，电子自旋磁矩与轨道磁矩耦合为总磁矩，它们是空间量子化的，在外磁场作用下引起的附加能量不同，造成能级分裂，从而导致光谱线的分裂。正常塞曼效应是总自旋为零时原子能级和光谱在磁场中的分裂；反常塞曼效应是总自旋不为零的原子能级和光谱线在磁场中的分裂。
塞曼效应是研究原子结构的重要途径之一。在天体物理中，塞曼效应被用来测量天体磁场及星际磁场。