Лэф Изучение нормального и аномального эффекта Зеемана 5.1.10
-05
Темы для изучения
Квантование энергетических уровней, атомная модель Бора, векторная модель атомных состояний, орбитальный угловой момент, спин электрона, магнетон Бора, интерференция электромагнитных волн, интерферометр Фабри – Перо.
Принцип
Эффектом Зеемана называют расщепление линий спектра атомов в магнитном поле. Данное расщепление возникает вследствие взаимодействия орбитального углового момента с внешним магнитным полем. Нормальный эффект Зеемана возникает там, где отсутствует спиновый магнитный момент – состояния с нулевым спином необходимы. В системах синглетов спины электронов отменяют друг друга, т.е. в сумме дают нуль. Энергетический сдвиг атомных состояний во внешнем магнитном поле можно наблюдать при сдвиге длины волны излучения, исходящего от атомных переходов между этими состояниями.
Как правило, кроме магнитного момента орбиты состояния электрона существует также и магнитный момент спина электрона. Это приводит к более сложному пониманию атомных состояний во внешнем магнитном поле и называется аномальным эффектом Зеемана и может наблюдаться в атомных переходах, там, где присутствуют несинглетные состояния.
Оборудование
Интерферометр Фабри-Перо 09050.02 1
для 643,847 нм и 508,588 нм
Кадмиевая лампа для эффекта Зеемана 09050.20 1
Электромагнит с без полюсных. наконечн. 06480.01 1
Полюсные наконечники 06480.03 1
с отверстиями, конические
Вращающийся стол для тяжелых грузов 02077.00 1
Источник питания для спектральных ламп 13662.97 1
Регулировочный трансформатор, 13531.93 1
25 В ~/ 20 В, 12A
Конденсатор, электролитический, 22000 мкФ 06211.00 1
Источник питания 0-12 В/6 В, 12 В ~ 13505.93 1
Цифровой мультиметр 07134.00 1
Оптическая скамья, l=1000 мм 08282.00 1
Основание для опт. скамьи, регулируемое 08284.00 2
Бегунок для оптической скамьи, h=30 мм 08286.01 5
Бегунок для оптической скамьи, h=80 мм 08286.02 2
Держатель для линзы 08012.00 4
Линза в оправе, f=+50 мм 08020.01 2
Линза в оправе, f=+300 мм 08023.01 1
Ирисовая диафрагма 08045.00 1
Поляризующий фильтр на стержне 08610.00 1
Поляризационный образец, слюда 08664.00 1
Соединительный шнур, l =25 см, красный 07360.01 1
Соединительный шнур, l =25 см, синий 07360.04 1
Соединительный шнур, l =50 см, красный 07361.01 1
Соединительный шнур, l =50 см, синий 07361.04 1
Соединительный шнур, l =75 см, красный 07362.01 1
Соединительный шнур, l =100 см, красный 07363.01 1
Соединительный шнур, l =100 см, синий 07363.04 1
Телекамера ССD –типа
для ПК с программным обеспечением* 88037.00 1
ПК с USB-интерфейсом,
системой Windows 98SE/Windows Me/
Windows2000/Windows XP
*альтернативный для телекамеры на приборах ССD –типа,
с программным обеспечением, при классическом варианте эффекта Зеемана (P2511001):
Передвижное устройство, горизонтальное 08713.00 1
Вращающееся плечо 08256.00 1
Держатель для пластин с натяжной пружиной 08288.00 1
Экран с апертурой и шкалой 08340.00 1
Рис. 1а: Экспериментальная установка
Цель
Нормальный эффект Зеемана: пронаблюдать в поперечном и продольном ракурсе процесс расщепления красной линии кадмия 643,847 нм в магнитном поле, демонстрирующий нормальный эффект Зеемана.
1б. Аномальный эффект Зеемана: пронаблюдать в поперечном и продольном ракурсе процесс расщепления зеленой линии кадмия 508,588 нм в магнитном поле, демонстрирующий аномальный эффект Зеемана.
Наблюдать действие фильтра поляризации, а также действие фильтра поляризации в совокупности с пластиной
для расщепленных зеленых и красных
линий в поперечном и продольном
направлении.Измерить сдвиг частоты при помощи телекамеры ССD–типа и программного обеспечения или при помощи экрана со шкалой и передвижным устройством в классической версии для обоих вышеуказанных спектров.