Лабораторная работа №О-6 (оптика)
.pdf
2.Получить на экране интерференционную картину при отсутствии магнитного поля (В=0), при этом ток в катушках электромагнита равен нулю.
3.Включить магнитное поле, для чего по указанию преподавателя установить ток в катушках I; при этом каждое кольцо должно разделиться на три компоненты (см. рис. 7).
Рис. 7
4.Сфотографировать интерференционную картину, выбрав в меню «Capture» («Захват»).
5.Выбрать опцию «Measurement» («Измерение»), в появившемся окне выбрать «Line» («Линия») и для пяти колец
измерить радиусы компонент rm,a и rm,b , где m – номер
кольца (см. рис.7). Полученные значения занести в таблицу
1.
6. По графику зависимости B(I ) (Приложение 1) опреде-
лить значение магнитной индукции для выбранного значения силы тока в катушках и занести данные в табл. 1.
11
Таблица 1
Радиусы интерференционных колец
I, A B,Тл r1 , мм r2 , мм r3 , мм r4 , мм r5 , мм
а b а b а b а b а b
7.Повторить пункты 3-6 для других значений магнитной индукции по указанию преподавателя.
8.Провести обработку полученных данных, заполняя таб-
лицу |
|
|
|
|
2: |
а) для каждого значения |
В , используя формулы (6)-(9), |
||||
определить |
ma 1,m , |
mb 1,m , |
m 1,m |
и |
аm,b ; |
б) по формуле (10) рассчитать магнетон Бора B .
9. Рассчитать среднее значение B , среднюю абсолютную и
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
n |
|
относительную |
погрешности |
измерений: B |
|
Bi ; |
||||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n i 1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
n |
|
B |
|
|
|
|
Bi |
|
B Bi |
|
; |
B |
|
Bi ; B |
. |
|
|||||
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n i 1 |
|
B |
|
|
|
||
10. Убедитесь, что компоненты расщепленной спектральной линии поляризованы по-разному: при повороте плоскости пропускания анализатора интерференционная картина изменяется, на ней видны либо три ( , , ), либо две ком-
поненты ( , ).
Задание 2. Изучение продольного эффекта Зеемана
1. Повернуть наконечники электромагнита так, чтобы их выходные отверстия располагались вдоль оптической оси (направления наблюдения).
12
2.Получить на экране интерференционную картину при отсутствии магнитного поля (I=0).
3.Включить магнитное поле, для чего по указанию преподавателя установить ток в катушках; при этом каждое интерференционное кольцо должно разделиться на две компоненты. Значение магнитной индукции, соответствующее данному значению силы тока,
определить по графику B(I) из приложения 1.
4.Провести эксперимент измерения для дублетов и обработку экспериментальных данных аналогично заданию 1, пункты 4-9.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|||
B , m ma 1,m, |
m 1,m, |
m 1,m, |
m |
, |
μ |
В |
10 26 |
ΔμВ |
1026, |
В |
, |
|
Тл |
b |
мм2 |
а,b |
|
|
|
Дж |
|
|
|
||
мм2 |
мм2 |
мм2 |
, |
Дж |
Тл |
% |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Тл |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Повторить пункты 3-4 для других значений силы тока в катушках по указанию преподавателя.
13
Контрольные вопросы
1.Что называется эффектом Зеемана?
2.Что называется поперечным/продольным эффектом Зеемана? Нормальным эффектом Зеемана? Аномальным эффектом?
3.На сколько компонент разделяются энергетические уровни атома в магнитном поле?
4.Что такое правила отбора? Сформулируйте правила отбора для магнитного квантового числа ml и орбитального кванто-
вого числа .
5.Чем отличаются - и - компоненты спектральной ли-
нии?
6.Что собой представляет интерферометр Фабри-Перо? Какие функции он выполняет в данной работе?
7.Запишите условие наблюдения максимумов при интерференции.
8.Что такое магнетон Бора?
14
Приложение 1
График зависимости B(I ).
15
Составители: Мардасова И.В., Пруцакова Н.В., Сафронов А.П., Шкиль И.В.
Эффект Зеемана
Методические указания к лабораторной работе № О-6
Редактор Т.В. Колесникова
________________________________________________________
В печать 19.06.2012.
Объем 1,0 усл.п.л. Офсет. Формат 60x84/16.
Бумага тип №3. Заказ № Тираж 50 экз. Цена свободная
________________________________________________________
Издательский центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия:
344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1.
16