Практическая часть

При помещении атома в слабое магнитное поле индукцией В, уровни энергии расщепляются, при этом расстояние между соседними подуровнями

E=g_J_БB

где _Б = eħ/(2m_eс) - магнетон Бора, g_J- фактор Ланде, e - элементарный заряд, m_e - масса электрона. В отсутствие спина (нормальный эффект Зеемана):

g_J = 1; E= _БB = eħВ/(2m_eс)

Спектральные линии, соответствующие переходам между уровнями с нормальным расщеплением, расщепляются, с учетом правил отбора на три эквидистантные компоненты. Расстояние между соседними компонентами:

₀ = (е/m)В/2;

 = (е/m)B²/(4с).

Измерение этого расщепления позволяет определить удельный заряд электрона е/m. Табличное значение

е/m = 1,76*10¹¹ Кл/кг.

В поле В= 0,3 Тл получаем расщепление  = 2,6*10¹⁰ с^-1, отношение / 10^-5. Для регистрации такого расщепления требуется прибор с высокой разрешающей силой (порядка 10⁵ –10⁶). В нашем случае используется интерферометр Фабри-Перо.

В излучении, распространяющемся вдоль направления магнитного поля, средняя компонента отсутствует, а две крайние имеют круговую поляризацию. В излучении, распространяющемся перпендикулярно направлению магнитного поля, средняя (несмещенная) компонента поляризована вдоль поля, а две крайние - перпендикулярно к нему. В данной установке реализуется второй случай. При этом с помощью поляризатора можно выделить только среднюю или только крайние компоненты.

Нормальный эффект Зеемана наблюдается на желтой линии ртути с длиной волны 579 нм (длинноволновая компонента желтого дублета).

ИНТЕРФЕРОМЕТР ФАБРИ-ПЕРО

При падении плоской волны на плоскопараллельную пластину (рис.1) условием максимума для интенсивности прошедшей волны и одновременно условием минимума для отраженной волны является

2dncos i^/ = k, (*)

где d - толщина пластины, n - показатель преломления,  -длина волны излучения в вакууме, k - порядок интерференции, i^/ -угол падения волны в пластине, связанный с углом падения в вакууме законом преломления:

sini = n*sini^/.

Рис.1. Отражение и прохождение света через пластину.

Положение максимума зависит от длины волны . Если коэффициент отражения волны от поверхности пластины близок к единице, угловая ширина максимумов весьма мала, что позволяет использовать пластину в качестве спектрального прибора. В дальнейшем все углы считаем малыми.

Угловое расстояние i между максимумами соседних порядков (значения k различаются на единицу) находим дифференцированием условия максимума:

2d*sin i*i = n

При изменении длины волны на  максимум сместится на угол i, который также находится дифференцированием условия максимума:

2d*sini*i = kn

Совместно с условием максимума, полагая cosi'l, находим

 = (i/i)*²/(2dn).

При падении на пластину рассеянного света, в фокальной плоскости линзы, помещенной после пластины (рис.2), максимумы будут иметь вид колец, радиусы которых определяются соответствующими значениями угла i. Если пластина помещена перед объективом зрительной трубы, настроенной на наблюдение спектральной линии, то изображение спектральной линии "вырезает" из колец набор узких полос, соответствующих различным порядкам интерференции (поз. а на рис.2). При расщеплении спектра каждая полоска расщепляется на соответствующие компоненты, причем расстояние между компонентами относится к расстоянию между максимумами соседних порядков как i/i. Это отношение и измеряется в эксперименте.