一种永磁式塞曼效应实验仪及其实验原理的利记博彩app
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种永磁式塞曼效应实验仪及其实验原理，属于塞曼效应技术领域。
【背景技术】：
[0002] 1896年，荷兰著名的实验物理学家塞曼（Zeeman)将光源置于强磁场中，研究磁 场对谱线的影响，结果发现，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振 的，这一现象称为塞曼效应。由于发现了这个效应，塞曼在1902年获得诺贝尔物理学奖。这 是当时实验物理学家的重要成就之一，它使人们对物质的光谱、原子和分子的结构有了更 多的了解。塞曼效应与斯特恩一盖拉赫实验及碱金属光谱中的双线一样，有力地证明了电 子具有自旋，能级的分裂是由于电子轨道磁矩与自旋磁矩相互作用的结果。
[0003] 目前现有的塞曼效应实验仪测量结果不准确，调节复杂，浪费时间，造价高，增加 实验成本，且功能单一，实用性不强，目前也没有一个实验利用塞曼效应来证明文献1 (张 之翔.赛曼效应的偏振问题[J].物理.1978. 7(6):339)的正确性，给学生的理解带来一定 的困难。
【发明内容】
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[0004] 针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种永磁式塞曼效应实验仪及其 实验原理。
[0005] 本发明的一种永磁式塞曼效应实验仪及其实验原理，它包含硒光电池、光点检流 计、分光仪望远镜、偏振片、1/4波片、滤光片、永久磁铁、载物平台和标准具；硒光电池的一 侧连接有光点检流计，硒光电池的上部连接有分光仪望远镜，分光仪望远镜的上部套接有 偏振片和1/4波片，1/4波片设置在偏振片的上部，1/4波片的上部设置有载物平台，载物平 台上吸合有永久磁铁、滤光片和标准具，永久磁铁、滤光片和标准具一体设置，滤光片设置 在两个永久磁铁的下部。
[0006] 作为优选，本发明的实验原理为：将光源置于外磁场中，则垂直于磁场方向进行的 光，一条谱线分裂为三条，这三条均是线偏振光，中间一条的振动方向平行于磁场，叫分 量；旁边两条的振动方向垂直于磁场，叫S分量，理论和实验表明，π分量的频率等于原谱 线无磁场时的频率V。，δ分量的频率为（V()+AV)和（Vti-A v);两个δ分量的光强度相等， η分量的光强度是每一个S分量的两倍，而三者的光强度之和等于原谱线的光强度，这就 是简单塞曼效应的横效应；沿着磁场方向行进的光，一条谱线分裂成为两条，这两条都是圆 偏振光，它们的频率分别与横效应中的两个S分量频率相同，高频（V(]+AV)是一条左旋圆 偏振光，低频（Vc-Av)是一条右旋圆偏振光，它们强度相等，其和等于原谱线的强度，这就 是简单的塞曼效应的纵效应；
[0007] 对于沿着与磁场方向成Θ角（〇〈 Θ〈2 π )行进的光，其谱线的偏振状态和光强度 问题，文献[1]应用量子力学方法，详细推证了 m减值的跃迀（m = m' -I) ;m增值的跃迀 +1) ;m不变的跃迀（m = m')几种情况；
[0008] 实验中，将偏振光片的振动面垂直放在磁场B与光线行进方向构成的平面内，转 动偏振片，使其始终保持与该平面垂直，当磁场方向改变或观察方向（Θ角）改变时，在任 意位置Θ上秀过偏振光片的总光强
[0010] 在Θ = O位置，透过偏振片的总光强为
[0012] 在Θ = JI/2位置，透过偏振片的总光强
[0013] 10 = I。/4+1。/4 = 1。/2 (3)
[0014] 此时若取下偏振片，则有
[0015] I0=I 〇++1〇 +In= I 〇/4+I〇/4+I〇/2 = I0 (4)
[0016] 根据文献[1]的推导，由于式⑴令I e = y ;a。= I Q^a1= I。/2 ;cos2 Θ = X，应 用一元线性回归法处理数据，可以求出Ic。如果Ic的值与纵效应的直接测量值在测量误差 允许范围内相等，则文献[1]的量子力学方法推论是正确的。
[0017] 本发明的有益效果为：它结构新颖，测量结果准确，调节方便，造价低廉，能作为分 光仪的附件使用，验证了文献1 (张之翔.赛曼效应的偏振问题[J].物理.1978. 7 (6) : 339) 的正确性，有利于学生对塞曼效应的进一步理解。
【附图说明】：
[0018] 为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0019] 图1为本发明中永磁式塞曼效应实验仪的结构示意图，
[0020] 图2为本发明中光在任意方向上的塞曼效应结构示意图，，
[0021] 图3为本发明中标准距光路及干涉圆环的形成结构示意图，
[0022] 图4为本发明中I e~cos2 Θ曲线图，
[0023] 图5为本发明中在任意方向上塞曼效应的光强度和偏振，
[0024] 图6为本发明中分光仪的测角装置和检流计测得到的结果，
[0025] 图7为本发明中干涉环直径的测量值。
[0026] 图中:D-硒光电池；G-光点检流计；T-分光仪望远镜；P-偏振片；K-1/4波片； F-滤光片；M-永久磁铁；C-载物平台；F-P-标准具。
【具体实施方式】 [0027] ：
[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图和附表中示出 的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明 的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发 明的概念。
[0029] 如图1所示，本【具体实施方式】采用以下技术方案：它包含硒光电池 D、光点检流计 G、分光仪望远镜T、偏振片P、1/4波片K、滤光片F、永久磁铁M、载物平台C和标准具F-P ;硒 光电池 D的一侧连接有光点检流计G，硒光电池 D的上部连接有分光仪望远镜T，分光仪望 远镜T的上部套接有偏振片P和1/4波片K，1/4波片K设置在偏振片P的上部，1/4波片K 的上部设置有载物平台C，载物平台C上吸合有永久磁铁M、滤光片F和标准具F-P，永久磁 铁M、滤光片F和标准具F-P -体设置，滤光片F设置在两个永久磁铁M的下部。
[0030] 进一步的，本发明的实验原理为：将光源置于外磁场中，则垂直于磁场方向进行的 光，一条谱线分裂为三条，这三条均是线偏振光，中间一条的振动方向平行于磁场，叫分 量；旁边两条的振动方向垂直于磁场，叫S分量，理论和实验表明，π分量的频率等于原谱 线无磁场时的频率V。，δ分量的频率为（V()+AV)和（Vti-A v);两个δ分量的光强度相等， η分量的光强度是每一个S分量的两倍，而三者的光强度之和等于原谱线的光强度，这就 是简单塞曼效应的横效应；沿着磁场方向行进的光，一条谱线分裂成为两条，这两条都是圆 偏振光，它们的频率分别与横效应中的两个S分量频率相同，高频（V(]+AV)是一条左旋圆 偏振光，低频（Vc-Av)是一条右旋圆偏振光，它们强度相等，其和等于原谱线的强度，这就 是简单的塞曼效应的纵效应，如图2所示；
[0031] 对于沿着与磁场方向成Θ角（〇〈 Θ〈2 π )行进的光，其谱线的偏振状态和光强度 问题，文献[1]应用量子力学方法，详细推证了 m减值的跃迀（m = m' -I) ;m增值的跃迀 +1) ;m不变的跃迀（m = Iii')几种情况。
[0032] 实验中，将偏振光片的振动面垂直放在磁场B与光线行进方向构成的平面内，转 动偏振片，使其始终保持与该平面垂直，当磁场方向改变或观察方向（Θ角）改变时，由图 5得知，在任意位置Θ上秀过偏振光片的总光强
[0034] 在Θ = 〇位置，透过偏振片的总光强为
(2)
[0036] 在θ = π/2位置，透过偏振片的总光强
[0037] 10 = I。/4+1。/4 = 1。/2 (3)
[0038] 此时若取下偏振片，则有
[0039] I e = I 〇 ++1 〇 +1 π = I 〇/4+I〇/4+I〇/2 = I0 (4)
[0040] 根据文献[1]的推导，由于式⑴令I e = y ;a。= I ()/24= I。/2 ;cos2 θ = χ，应 用一元线性回归法处理数据，可以求出Ic。如果Ic的值与纵效应的直接测量值在测量误差 允许范围内相等，则文献[1]的量子力学方法推论是正确的。
[0041] 本【具体实施方式】中实验仪器上的M是最新永磁材料（Nd-Fe-B)制成的永久磁铁， 它具有稳定性好、磁场强、气隙可调、重量轻等优点。极头直径40_，在可调气隙5. 0~ 50.0 mm内，对应磁感应强度为0. 90~0. 47T，通过实测，永磁铁可调气隙间的磁感应强度B 与两磁极之间的距离^大致满足公式8 = 8#(1°1%8。= 10001111'。设计时，将永磁铁和滤 光片F、F-P标准具构成一体，并牢固地吸合在分光仪的载物平台C上，永磁铁的气隙要便于 调节，使其能在两极之间获得不同B值，永磁铁上的光源支承架要可调整，整个装置放在分 光仪载物台上，应不影响分光仪的调整和正常使用。
[0042] K和P是1/4波片和偏振片，为了便于调整，将其套紧在分光仪望远镜T上。
[0043] D为硒光电池，即YF - 1型分光仪的附件，G为光点检流计。实验时，将分光仪的 望远镜目镜取下，安装上D，光强为I的待测光源照到D上，由于检流计读数i与光强I有i =S ( λ ) I关系式