
- •Оптика и атомная физика
- •Лабораторная работа 1. Определение фокусных расстояний линз
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента и обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 2. Определение длины световой волны с использованием бипризмы
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 3. Интерференция при наблюдении колец ньютона
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4. Дифракционная решетка
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5. Исследование дифракции света на отражательной дифракционной решетке
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Измерение углов
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 6. Измерение показателя преломления по углу наименьшего отклонения луча в призме
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Измерение угла наименьшего отклонения
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7. Исследование линейно поляризованного света
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Проверка закона Малюса
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8. Исследование частично поляризованного света
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторнаяработа9.Исследование поляризации световыхволнприотраженииотповерхности диэлектрика
- •Общие сведения
- •Указания по проведению эксперимента
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 10. Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела
- •Общие сведения
- •Исследуемые закономерности
- •Задание по подготовке к работе
- •Указания к выполнению работы
- •Указания для обработки результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11. Исследование внешнего фотоэффекта
- •Общие сведения
- •Исследуемые закономерности
- •Задание для подготовки к работе
- •Указания к выполнению работы
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 12. Исследование внутреннего фотоэффекта
- •Общие сведения
- •Исследуемые закономерности
- •Указания по выполнению работы
- •Световые характеристикифотосопротивления
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 13. Исследование эффекта зеемана методом индуцированных квантовых переходов электронов в атоме
- •Общие сведения
- •Исследуемые закономерности
- •Установка исследования эффекта резонансного поглощения, индуцированного магнитным полем
- •Задание для подготовки к работе
- •Указания по выполнению наблюдений
- •Исследование эпр
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 14. Исследование ядерного магнитного резонанса и определение магнитного
- •Общие сведения и исследуемые закономерности
- •Экспериментальная установка и методика наблюдения ямр. Иссле-
- •Задание по подготовке к работе
- •Указания по выполнению наблюдений
- •Указания по обработке результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 15. Исследование туннельного эффекта в вырожденноМp–n-переходе
- •Общие сведения
- •Указания по подготовке к работе
- •Указания по выполнению наблюдений
- •Указания по обработке результатов и содержанию отчета
- •Списоклитературы
- •Оглавление
- •Оптика и атомная физика
- •96 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова,5
Контрольные вопросы
Что такое валентная зона, зона проводимости и запрещеннаязона?
Что такое фоторезистор и как меняются его свойства под действием света?
Какие зависимости исследуются в даннойработе?
Какова зависимость фототока отосвещенности?
Как определяется коэффициенти егопогрешность?
Лабораторная работа 13. Исследование эффекта зеемана методом индуцированных квантовых переходов электронов в атоме
Цели работы: определение закономерности расщепления магнитным по- лем энергетического уровня атома; определение магнитного момента атома.
Общие сведения
Электроны атома создают в области пространства вблизи него магнит- ное поле. В эквивалентном представлении атом отождествляют с магнитным диполем, т. е. с простейшим источником магнитного поля. Ненулевое значе- ние магнитного моментаμдиполя свидетельствует о способности атома к
магнитостатическому взаимодействию. Момент сил
MμB и энергия
взаимодействияEBcosявляются основными мерами воздействия на
атом магнитного поля с индукциейВ.
Суперпозиция магнитных полей, связанных с орбитальным движением и спином электронов, определяет результирующее магнитное поле атома.Соб-
ственный (спиновый)μs
и орбитальныйμl
магнитные моменты электрона
принимают
только дискретные (квантованные)
значения:
s=
e me
s(s1)2B
, (13.1)
le me
l(l1)B
, (13.2)
гдеe–
элементарный электрический заряд;me
масса покоя электрона;s–
спиновое квантовое число;
Be
2me0.9271023Aм2
элементар-
ный магнитный момент (магнетон Бора);l– орбитальное квантовое число.
Проекциивекторовμs,μl
на осьz, вдоль которой направлена индукцияB,
также принимают только дискретные значения:
sz2BmS, (13.3)
lzBml, (13.4)
где
mll;
l1; ...; 0; ...;l
орбитальное магнитное квантовоечисло,
ms1 2
спиновое магнитное квантовоечисло.
При расчете результирующего магнитного момента многоэлектронного атома используются квантовые числа, характеризующие всю совокупность электронов: спиновоеS, орбитальноеLи полноеJквантовые числа. Для лег- ких атомов (модель рассель-саундеровской связи) квантовые числаLиSдолжны удовлетворять следующим требованиям. Квантовое числоLрезуль- тирующего орбитального момента импульса может иметь только целое зна- чение или нуль. Результирующее спиновое квантовое числоSможет прини- мать целое или полуцелое значение, в зависимости от количестваNэлектро- нов в атоме. ЕслиNчетное число, тоSпринимает целочисленные значения в пределах от (1/2)Nдо нуля (например, дляN= 6;S= 3; 2; 1; 0). В противном случае дляSразрешены только полуцелые значения из интервала (1/2)N…1/2. При фиксированных величинахLиSквантовое числоJприни- мает одно из разрешенныхзначений:
JLS;
LS1;...;
LS
. (13.5)
Совокупность квантовых чиселL,S,Jопределяет возможные значения
модуля вектора результирующего магнитного момента атомаμJ
и его про-
екции
на направление внешнего магнитного
поляJz:
JgB
J(J1);
JzgBmJ, (13.6)
гдеg– множитель (фактор) Ланде:
g1J(J1)S(S1)L(L1), (13.7)
2J(J1)
mJJ;
J1; ...; 0; ...;J
– магнитное квантовое число многоэлектрон-
ного атома. Отметим, что экспериментальные исследования магнитных мо- ментов атомов, впервые выполненные Штерном и Герлахом (1922), подтвер- дили дискретность значений физической величиныJz.
Множительgсодержит информацию о роли орбитального движения или спина электронов в формировании результирующего магнитного поля атома. Для атома, магнитный момент которого обусловлен только орбитальным движением электронов (S= 0), квантовое числоJи множительgпринимают
следующие значения:JL;g1. При определенной конфигурацииэлек-
тронов в атоме возможна полная компенсация орбитальной компоненты маг- нитного поляL= 0. В этом случае результирующее поле атома обеспечивает суперпозиция собственных магнитных полей электронов:J=S, а фактор Ланде принимает значение 2.