实验五 塞曼效疝 19世纪的两位伟大的物理学家——实验物理学家法拉第和理论物理学家 麦克斯韦—奠定了经典电磁理论的基础.法拉第除了研究电机原理、电磁感应 及电解定律之外,还研究了电、磁场对光的影响.法拉第在发现了磁场能改变偏 振光的偏振面的取向(法拉第效应)之后,继而研究磁场对谱线的影响,但没有成 功1896年,荷兰著名的实验物理学家塞曼在洛伦兹学说的影响下,使用比法拉 第实验中更强的磁场,研究磁场对谱线的影响,结果发现钠双线D1和D2都有增 宽的现象.后来使用分辨率高的半径为10ft(英尺,1ft=0.3048m)的罗兰光栅 光谱仪观察钠火焰发出的光谱线,发现每一条变宽的D线实际上都是由几条单 独的谱线组成,这一现象称为塞曼效应,由于研究这个效应,塞曼和洛伦兹在 1902年共同获得诺贝尔物理学奖.它与1845年的法拉第效应和1875年的克尔 效应一样,是当时实验物理学家的重要成就之一,有力地支持了光的电磁理论 使我们对物质的光谱、原子和分子的结构有了更多的了解同时,塞曼效应与施 特恩一格拉赫实验及碱金属光谱中的双线一样,有力地证明了电子自旋假设是正 确的.能级的分裂是由于电子的轨道磁矩与自旋磁矩相互作用的结果 在这一实验中,学生可以观察到低压汞灯的谱线在磁场中的塞曼分裂谱线 并可测定它们的裂距和偏振态.从谱线的塞曼裂距可确定原子能级的J值及相 应的g值如果原子遵从LS耦合,则可由g值判断该能级的L值和S值 基础知识 1.原子中的电子的磁矩和角动量 1,1单电子原子的总磁矩和总角动量 原子中的电子除了轨道运动之外,还有自旋运动,因此除了轨道磁矩p外 还有自旋磁矩p,它们分别与轨道角动量1和自旋角动量s有如下的关系: 式中g和g,分别称为电子的轨道g因子与自旋g因子;B是玻尔磁子,它是量 度原子磁矩的自然单位