现明亮、清晰的干涉图样。
3、实验内容
1）掌握观测塞曼效应的方法，加深对原子磁矩及空间量子化等原子物理学概念的理解。 2）观察汞原子 546.1nm谱线的分裂现象及它们偏振状态，由塞曼裂距计算电子荷质比。 3）学习法布里-珀罗标准具的调节方法以及 CCD器件在光谱测量中的应用。 （其中 CCD 器件、图像采集系统及塞曼效应实验分析软件为 FD-ZM-A 型永磁塞曼效应实验仪选购件） 。 4、仪器装置
永磁塞曼效应实验仪主要由控制主机、笔形汞灯、毫特斯拉计探头、永磁铁、会聚透镜、干涉滤光片、法布里－珀罗标准具、成像透镜、读数显微镜、导轨以及六个滑块组成。另外用户还可以选配 CCD 摄像器件（含镜头） 、USB 接口外置图像采集盒以及塞曼效应实验分析软件。 5、实验过程
图中标注说明：1．磁铁 2.笔形汞灯 3.会聚透镜 4.干涉滤色片 5.F-P 标准具 6.偏振片 7.成像透镜 8.读数显微镜 1．按照图 5所示,依次放置各光学元件（偏振片可以先不放置） ，并调节光路上各光学元件等高共轴,点燃汞灯,使光束通过每个光学元件的中心。
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2．从测量望远镜中可观察到细锐的干涉圆环发生分裂的图像。调节会聚透镜的高度，或者调节永磁铁两端的内六角螺丝，改变磁间隙，达到改变磁场场强的目的，可以看到随着磁场B的增大，谱线的分裂宽度也在不断增宽。放置偏振片（注意，直读测量时应将偏振片中的小孔光阑取掉，以增加通光量） ，当旋转偏振片为0o 45o 90o 各不同位置时，可观察到偏振性质不同的π 成分和σ 成分。
3．旋转偏振片，通过读数望远镜能够看到清晰的每级三个的分裂圆环，如图 6所示，旋转测量望远镜读数鼓轮，用测量分划板的铅垂线依次与被测圆环相切，从读数鼓轮上读出相应的一组数据，它们的差值即为被测的干涉圆环直径，测量四个圆的直径Dc 、Db (即为Dk?1 )、Da、Dk ，用毫特斯拉计测量中心磁场的磁感应强度 B，代入公式（26）计算电子荷质比，并计算测量误差。
图中标注说明：1．磁铁 2.笔形汞灯 3.会聚透镜 4.干涉滤色片 5.F-P标准具 6.偏振片 7.CCD 摄像器件（配调焦镜头） 8.USB 外置图像采集卡 9.电脑
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4．如图 7 所示，可以在前面直读测量的基础上，将读数望远镜和成像透镜去掉，装上 CCD 摄像器件，并连接 USB 外置图像采集卡，安装驱动程序以及塞曼效应实验分析 VCH4.0 软件，进行自动测量。注意这时偏振片上应该加装小孔光阑。具体软件的操作见可以参考附录中的软件操作说明，也可以安装软件后阅读软件“使用说明” 。 6、实验数据 K-1,λ mm 1 2 3 4 0.640 1.010 0.992 0.918 7、实验结果 第一组数据：
K,b mm K,λ mm K,a mm K,a mm K,λ mm K,b mm K-1,λ mm 1.679 1.838 2.039 5.481 5.685 5.832 6.990 2.122 2.039 2.419 5.968 6.128 6.248 7.385 2.109 2.419 2.435 5.871 6.045 6.225 7.370 2.020 2.435 2.419 5.870 6.088 6.250 7.398 D?k?1,???6.990mm?0.640mm?6.350mmD?k,b??5.832mm?1.679mm?4.153mmD?k,???5.685mm?1.838mm?3.847mm D?k,a??5.481mm?2.039mm?3.442mm 第二组数据：
D?k?1,???7.385mm?1.010mm?6.375mm D?k,b??6.248mm?2.122mm?4.126mm D?k,???6.128mm?2.255mm?3.873mm D?k,a??5.968mm?2.419mm?3.549mm 第三组数据：
D?k?1,???7.370mm?0.992mm?6.378mm D?k,b??6.225mm?2.109mm?4.116mm D?k,???6.045mm?2.225mm?3.820mm D?k,a??5.871mm?2.435mm?3.436mm 第四组数据：
D?k?1,???7.398mm?0.918mm?6.480mm D?k,b??6.250mm?2.020mm?4.230mm D?k,???6.088mm?2.195mm?3.893mm D?k,a??5.870mm?2.419mm?3.451mm
Dk2,b?Dk2,a1??由四组数据带入公式???222d??D?k?1,???Dk,???，(其中d=2mm)分别可得： ??12
??1?0.053/mm ??2?0.043/mm ??3?0.049/mm ??4?0.056/mm 上面四组数据对应的磁感应强度B分别为139mT、112mT、125mT、147mT 做出B一??图 波数差???1eBeBL 其中L? 所以??? 24?mc8?mc
从图表中可以看出，在误差允许范围内波数差和外加磁场强度是成正比的线性关系的，上面的公式波数差公式得证。
参考文献
[1] 王正行 《近代物理学》 北京大学出版社 [2] 杨福家 《原子物理学》 高等教育出版社 [3] 苏汝铿 《量子力学》 复旦大学出版社 [4] 姚启均 《光学教程》 高等教育出版社
[5] 潘笃武 贾玉润 陈善华 《光学》 复旦大学出版社 [6] 戴乐山 戴道宣 《近代物理实验》 复旦大学出版社
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赣南师范学院物理学专业《课程论文2》
成绩评定表
班级 11物理学 论文题目 指导教师姓名 学生姓名 谢作霖 学号 110800047 塞曼效应实验中谱线裂距与磁场变化关系的研究 许永强 对论文的学术评语 该课程论文是一个对塞曼效应进行深入研究的设计性实验，必修课中塞曼效应主要研究了利用其测量电子荷质比的内容。对于该实验，还有一系列问题有待于更深入研究。因而选题有一定的研究价值。 本文叙述了塞曼效应的实验装置，正、反常塞曼效应分裂的实验原理，并且根据实验所得数据，验证了谱线裂距与磁场变化的关系。 论文叙述较清楚。论文作者在进行实验时，态度较认真。不足之处是参考文献的标注欠规范，对谱线分裂的裂距与磁场的关系没有进行深入分析。尚能达到原定课题基本要求。 对论文的评分 评分项目 学习态度 文字表达 学术水平 合 计 (100分) 指导教师 签 名: 得 分 年 月 日
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（分值） （20分） （20分） （60分）