资源描述：
《塞曼效应实验数据处理方法的改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、塞曼效应实验数据处理方法的改进第28卷第4期2008年4月物理实验PHYSICSEXPERIMENTATIONVol.28No.4Apr.,2008塞曼效应实验数据处理方法的改进吴金莲，张晓晔(中国石油大学物理科学与技术学院，山东东营257061)摘要:汞原子的谱线系包括单层和三层结构，不仅二者在磁场中的塞曼分裂存在差异,而且对于三层结构的线系，其塞曼分裂也比较丰富，在垂直于磁场方向观察，随偏振片角度不同，可以依次观察到线及yr线2种成分，但实验室用的塞曼效应仪所附带的数据处理程序只适用于三层结构线系，利用yr线实现比荷测量•为了扩展仪器的适用范围，在
2、分析汞光谱塞曼分裂波数差的基础上，对比荷公式进行了修改,并编写了相应的处理程序,实际应用效果较好.关键词:塞曼效应;比荷;数据处理中图分类号:0562.32文献标识码:A文章编号1005—4642(2008)04—0039—021引言在塞曼效应实验中，广泛使用的光源是汞灯.汞有2个价电子，其能谱有单层和3层2种结构.对于单层结构，塞曼分裂形成的相邻谱线波数差为1个洛伦兹单位;对于3层结构，塞曼分裂形成的相邻谱线波数差为_去_个洛伦兹单位•在垂直磁厶场的方向，偏振片处于不同的位置,观察到的谱线并不相同.偏振片同磁场平行时,可以清楚地观1察到3条开线，相邻
3、谱线波数差是寺个洛伦兹单厶位.而当偏振片同磁场方向垂直时，可以观察到6条线,其中适合测量，强度最大的2条谱线问的波数差是2个洛伦兹单位•据此修改塞曼效应数据处理程序中的比荷公式，用VB编写相应程序，就可以得到适用范围更广的数据处理软件.2塞曼效应实验分析光源在外磁场作用下将发生塞曼分裂.当外磁场大小为B时，分裂后谱线与原谱线的频率差为Av=(M2g2—Mlgl),(l)式中Ml,M2与g,g是不同能级的磁量子数和朗徳因子,是白旋磁矩,h是普朗克常量.相邻谱线的裂距(即波数差)为Av—(M2g2—Mlg1),(2)-I)其中一一是洛伦兹单位•实验室条件下
4、，汞71,,”灯置于外磁场中.通过滤波片,F-P标准具将单色光的干涉图样成像到摄像机焦平面上,干涉图样是1组同心圆・F—P标准具的间隔圈厚度是d,此时裂距的测量公式可具体表示为L2△一1(D;—D:)2(D一D)r(3)式中D一Q是相同波长的相邻k一l,k级圆环的直径,D,D・是分裂后两波长对应的第k级圆环的直径比较⑵〜⑶式可以得到比荷计算公式为2(D;—D)dB(M2g2一Mlgl)(D一1一D)'(4)式中,f是光速，令a=M2g-Mlg,(4)式可写成27rc(D;一D)dBa(D—D1)1(5)汞灯546.074nni谱线，是从6s7s.S向6
5、s6p.P跃迁产生，属于3层结构L3].态.S的Mg—{2,0-2},态.P2的Mg一/I{3,昔,0,—号，一3},按照跃迁规则:AM=0,±ll厶厶1(AJ一0U寸,AM二0被禁止,J为总角动量)•于是分裂后谱线同原谱线的裂距为:M2g—Mlg一收稿H期:2007—07-08;修改H期:2007-09〜07作者简介:吴金莲(1985一)，女，浙江丽水人，中国石油大学物理科学与技术学院应用物理专业2004级学生40物理实验第28卷{2,昔,1,寺,0,—寺,一1,一昔，一2}•根据分裂1厶厶1谱线的偏振性，可以分别选取7U线和线进行测量•把偏振片旋转
6、到与磁场平行的方向可以滤去线而对7t”线进行测量，此吋谱线为3条，相邻谱(1线裂距是一鲁，对应a一一.同理，若把偏振片厶厶旋到与磁场垂直，可以滤去开线而得到线.线为6条,其屮适于测量，强度最大的2条谱线裂距为2S.为了在处理图像时采用与7t”线相同的形式，可略微调整偏振片，使7t”线也出现，由于7「线的中央谱线强度较高，可与上述2条谱线构成1组，此时”相邻”谱线的裂距为Av—,对应a—1.汞灯579.064nm谱线，是从6s7sS.向6s6dD跃迁产生.态S.的Mg一0;态D的Mg二{2,1,0,—1,一2}.由跃迁规则可以得到分裂后各谱线裂距Mzg.
7、—Mlg一{2丄0,—1,2}.相邻谱线裂距Av==,此时⑸式中a-1.其他的谱线只要知道裂距,a将换成相应的值就可以计算比荷.3程序及计算实例程序用VB编写，利用仪器附带程序对采集到的图像做进一步处理•使用时,首先要求输入磁感应强度，分裂谱线波数差等数据，以扩展程序的应用范围.考虑到比荷计算中误差的一个主要來源是采点时的误差，所以在程序设计屮使用了特殊的取点方法，使取点精度比仪器附带的软件提高了5倍,从而保证了测量精度，同时，操作的过程也大为简化.下面是对汞灯546.074nm谱线的2个计算实例.程序界面如图1〜2所示.图1汞灯546.074nm谱线
8、线的测量界面图2汞灯546.074nm谱线线的测量界面对7t”线进行观测，用实验仪附带的软件得
