- •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
Внимание! Во избежание перегревания магнита не рекомендуется пропускать через него токи выше 8 а в течение долгого периода времени.
Таблица 2
I, А |
B, Тл |
Площади интерференционных колец (в порядке убывания) |
, м-1 |
, м-1 |
|
| |||||
|
|
|
|
|
| ||||||
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
Рис. 8. Градуировочный график
3. Площадь интерференционного кольца пропорциональна квадрату его радиуса. Поэтому в расчетной формуле (12) отношения квадратов радиусов можно заменить отношением соответствующих площадей, которые можно измерить с помощью программы. Для этого на вкладке Measureв левом нижнем углу установите параметры точности:
Единицы измерения – «um»
Увеличение – «From_Host».
Точность (Accuracy) –6.
4. В пункте меню Measureвыберите инструментCircle (3 Points)или нажмите кнопкуна панели инструментов. Последовательно щелкните левой кнопкой мыши в трех точках интересующего Вас кольца. После этого программа автоматически нарисует окружность, проходящую через эти 3 точки. Рядом с окружностью будут написаны ее радиус и площадь. Выполните данную операцию с интерференционными кольцами σ-компонентaиbдля первых трёх порядков интерференции (см. Рис.9). Запишите в Таблицу 2 для каждого квадрата радиуса значения соответствующих площадей.
Рис. 9 – Измерение квадратов радиусов интерференционных колец σ-компонент aиbдля первых трёх порядков интерференции
4. При заданной величине индукции магнитного поля рассчитайте величины идля порядков интерференцииипо формулам:
, (13)
Найдите их среднее значение и погрешность.
5. Постройте график зависимости величины от. С учетом формулы (11) ожидаемая зависимость должна быть линейной с угловым коэффициентом.
6. Рассчитайте по графику угловой коэффициент kи величину магнетона Бора.
При проведении вычислений используйте следующие справочные данные:
Постоянная Планка: Джс;
Скорость света в вакууме: м/с;
Характеристики эталона Фабри-Перо:
Толщина пластинки: мм;
Показатель преломления для длины волны λ=643,847 нм .
Упражнение 3. Аномальный эффект Зеемана
1. Извлеките из интерферометра красный светофильтр и установите на линзу L2интерференционный фильтр, позволяющий наблюдать голубую линию кадмия.
2. Откройте окно программы Motic Like Imaging Module2 (см. п.5 Упражнения 1).
3. На вкладке цветокоррекции с символом нажмите кнопкуReset, после чего установите ползункиR_Gain,R_Brightnessна минимум, а ползункиG_GainиB_Gain– на максимум, как это показано на Рис.7, б).
4. Установите магнит в положение, соответствующее продольному эффекту Зеемана и отрегулируйте яркость и контрастность изображения.
5. Установив ток через магнит , наблюдайте расщепление спектральной линии. Зарисуйте дифракционную картину в рабочей тетради и сделайте вывод.