- •Лабораторная работа № 16 Эффект Зеемана
- •Теоретическая часть Эффект Зеемана
- •Нормальный эффект Зеемана
- •Аномальный эффект Зеемана
- •Экспериментальная часть Экспериментальная установка
- •Внимание! Установка отъюстирована. Не допускается никаких манипуляций, кроме описанных в разделе «Методика выполнения работы». Интерферометр Фабри-Перо
- •Расчетные формулы
- •Методика выполнения работы Упражнение 1. Продольный и поперечный эффект Зеемана
- •Упражнение 2. Нормальный эффект Зеемана
- •Внимание! Во избежание перегревания магнита не рекомендуется пропускать через него токи выше 8 а в течение долгого периода времени.
- •Упражнение 3. Аномальный эффект Зеемана
- •Контрольные вопросы
- •Расчетное задание
- •Литература
- •Приложение 1. Магнитный момент атома
- •Приложение 2. Вывод формулы для радиуса интерференционных колец в интерферометре Фабри-Перо
Методика выполнения работы Упражнение 1. Продольный и поперечный эффект Зеемана
1. Включите компьютер. Для доступа к программному обеспечению используйте учетную записьStudent.
2. Расположите полюсные наконечники электромагнита перпендикулярно оптической оси. Отверстие для выхода излучения имеется только с одной стороны лампы, поэтому необходимо следить, чтобы лампа была повёрнута к интерферометру нужной стороной. При включении магнитного поля это будет соответствовать геометрии поперечного эффекта Зеемана.
3. Установите метку анализатора в положение 45°.
4. Установите в интерферометр красный светофильтр.
5. Откройте программу Motic Images Plus 2.0. В появившемся окне запустите программуCapture Window. Для этого выберите пункт менюFile/Capture Window или нажмите на панели инструментов кнопку с изображением видеокамеры . Откроется окноMotic Like Imaging Module, в котором показывается изображение, фиксируемое видеокамерой.
6. Откройте вкладку цветокоррекции с символом . Нажмите кнопкуReset, после чего установите ползунокR_Gainна максимум, а ползункиG_Gain,G_Brightness,B_GainиB_Brightness– на минимум, как это показано на Рис.7, а).
а) б)
Рис. 7 – Установки цветокоррекции для Упражнений 1 и 2 (а) и Упражнения 3 (б).
7. Включите питание кадмиевой лампы и снимите защитные крышки с интерферометра. На экране монитора появится изображение интерференционных колец. Добейтесь четкой и симметричной интерференционной картины в центре экрана. Для этого используйте регулировки Gain,EnhanceиGammaна вкладке настройки изображения с символом. Если необходимо, отрегулируйте положение видеокамеры.
8. Включите питание электромагнита и установите ток . При этом каждое интерференционное кольцо должно разделиться на три. Убедитесь в том, что при изменении магнитного поля величина расщепления колец меняется.
9. Последовательно устанавливая метку анализатора в позиции 0° и 90°, следите за изменением наблюдаемой на экране дифракционной картины.
10. Схематически изобразите в рабочей тетради дифракционные картины, соответствующие положениям анализатора 0° и 90°. Сделайте вывод.
11. Поверните магнит вокруг вертикальной оси на 90° так, чтобы индукция магнитного поля в нём стала параллельной оптической оси. Данное положение магнита соответствует геометрии продольного эффекта Зеемана.
12. Вращая анализатор, убедитесь, что дифракционная картина при этом не изменяется. Зарисуйте её в рабочей тетради и сделайте вывод. Установите в ноль ток магнита.
Упражнение 2. Нормальный эффект Зеемана
1. Установите магнит в положение, соответствующее поперечному эффекту Зеемана, а анализатор – в положение 0°. В этих условиях π-компонента с длиной волны исчезает, и в магнитном поле наблюдаются только 2 σ-компоненты Зеемановского триплета с длинами волни.
2. Нажатием кнопки Captureна вкладке с изображением фотоаппаратасохраните интерференционные картины для трёх различных значений индукции магнитного поля (например, для силы тока,,). По градуировочному графику (см. Рис.8) определите соответствующие величины индукции магнитного поля и запишите результаты в Таблицу 2. По окончании измерений уменьшите до нуля ток магнита и закройте окноMotic Like Imaging Module.