Эффект Зеемана
Особенности исследования расщепления спектральных линий в магнитном поле. Рассмотрение теории излучение монохроматического света. Эффект Зеемана как расщепление линий атомных спектров в магнитном поле. Анализ спектральной кадмиевой лампы ДКдС-20.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.06.2021 |
| Размер файла | 199,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
"Сибирский федеральный университет"
Институт инженерной физики и радиоэлектроники
Кафедра общей физики
Эффект Зеемана
А.В. Кобяков - преподаватель
Е.О. Козлова - студент: ЦМ19-01Б, №061941604
Цель работы: исследование расщепления спектральных линий в магнитном поле и определение спектроскопическим методом отношения заряда электрона к его массе и напряженности магнитного поля.
Оборудование:
Спектральная кадмиевая лампа ДКдС-20, электромагнит, линзы, анализатор, красный и ИК-светофильтры, интерферометр Фабри-Перо, объектив Юпитер-12, ПЗС-матрица, программа управления и измерения Grab&Check.
База интерферометра Фабри-Перо L=1.55 мм
Переводной коэффициент k=0.07 Тл/А
Фокусное расстояние объектива Юпитер-12 f=35.3 см
Теоретическая часть:
Эффект Зеемана - это расщепление линий атомных спектров в магнитном поле.
Продольный - наблюдается расщепление спектральных линий вдоль направления внешнего магнитного поля.
Поперечный - наблюдается расщепление спектральных линий перпендикулярно направления внешнего магнитного поля.
В простом эффекте наблюдается расщепление на 3 линии, в сложном на больше, чем 3 линии.
Простой эффект Зеемана. В случае простого эффекта Зеемана число компонент расщепления, смещение частот спектральных линий и характер поляризации излучения достаточно полно объясняются с помощью классической электронной теории Лоренца. В теории излучение монохроматического света рассматривается как результат движения электрона по простому гармоническому закону, т. е. под действием квазиупругой силы, а изменение излучения под действием магнитного поля ? как следствие изменения характера движения электрона из-за появления добавочной силы магнитного воздействия на движущийся электрон.
магнитный поле спектральный
Все перечисленные выше явления можно легко объяснить, основываясь на принципах квантовой механики. Для этого надо найти новые энергетические уровни, которые появляются за счет приобретения атомом дополнительной энергии UH. В слабом магнитном поле они возникают при расщеплении уровней тонкой структуры
где ЕnL -- значение энергетических уровней без учета спин-орбитального взаимодействия, -- величина энергии спин-орбитального взаимодействия, а в сильном магнитном поле -- при расщеплении термов ЕnL.
- это фактор Ланде.
Фактор Ланде входит в магнитомеханическое (гиромагнитное) отношение - соотношение между дипольным магнитным моментом элементарной частицы (или системы) и ее механическим моментом. Множитель Ланде есть число, которое определяется углом между векторами магнитного момента и механического момента системы электронов атома.
В магнитном поле снимается вырождение атомных термов ЕnLпо квантовым числам ML и MS и образуются дополнительные подуровни. Такой распад энергетических уровней объясняет эффект Пашена -- Бака.
Примером проявления этого эффекта может служить спектральная линия атома натрия Na, появляющаяся при квантовом переходе 32Р>32S между термами ЕnL. Согласно правилу отбора для квантовых чисел в сильном магнитном поле вместо одной линии возникнут три линии.
Рис.1
Практическая часть:
1. Измерили диаметры расщепления колец линий Cd для первого порядка интерференции.
Таблица 1. Значения диаметров расщепления колец линий Cd при данных значениях тока.
|
I, A |
D_внеш, мм |
D_внутр, мм |
|
|
3 |
0,805 |
0,71 |
|
|
3,2 |
0,811 |
0,71 |
|
|
3,4 |
0,823 |
0,716 |
|
|
3,6 |
0,823 |
0,722 |
|
|
3,8 |
0,829 |
0,71 |
|
|
4 |
0,823 |
0,71 |
|
|
4,2 |
0,823 |
0,71 |
|
|
4,4 |
0,835 |
0,699 |
|
|
4,6 |
0,835 |
0,71 |
|
|
4,8 |
0,847 |
0,693 |
По найденным диаметрам рассчитали расщепление Дл:
= 1,05*
= 1,18*
= 1,18*
= 1,26*
= 1,38*
= 1,45*
= 1,51*
= 1,44*
= 1,73*
2. Определили удельный заряд электрона на основе линейной зависимости расщепления спектральной линии Дл от величины приложенного магнитного поля, используя теорию Лоренца, оценили её погрешность и сравнили с теоретическим значением.
= (3,65±0,149)*
Выводы
1. Исследовали расщепления спектральных линий в магнитном поле.
2. Определили спектроскопическим методом отношения заряда электрона к его массе и напряженности магнитного поля.
3. Измерили диаметры расщепления колец линий Cd для первого порядка интерференции.
4. По найденным диаметрам рассчитали расщепление Дл, которые составили:
= 1,05*м
= 1,18*м
= 1,18*м
= 1,26*м
= 1,38*м
= 1,45*м
= 1,51*м
= 1,44*м
= 1,73*м
5. Определили удельный заряд электрона, который составил
= (3,65±0,149)*
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Квантово-механическая картина строения атома. Квантовые числа. Пространственное квантование. Спин электрона. Суть опыта Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Расщепление энергетических уровней в магнитном поле. Орбитальный магнитный момент. Проекция спина.
презентация [3,7 M], добавлен 07.03.2016Научная деятельность Йоханнеса Штарка. Эффект, названный именем ученного, - расщепление спектральных линий испускания при воздействии сильного электрического поля на источник излучения. Его техническая реализация, обоснование и количественный анализ.
курсовая работа [662,7 K], добавлен 16.09.2011Магниторезистивный эффект (магнетосопротивление) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Качественное объяснение эффекта. Тензор проводимости двумерного дырочного газа в магнитном поле и отрицательное магнетосопротивление.
контрольная работа [208,7 K], добавлен 21.02.2009Магнитооптические и оптические свойства редкоземельных гранатов - галлатов и алюминатов. Спектр оптического поглощения параматнитного граната. Поведение полевых зависимостей зеемановского расщепления линий поглощения. Анализ результатов исследования.
статья [344,3 K], добавлен 22.06.2015Эквивалентность движения проводника с током в магнитном поле. Закон Фарадея. Угловая скорость вращения магнитного поля в тороидальном магнитном зазоре. Фактор "вмороженности" магнитных силовых линий в соответствующие домены ферромагнетика ротора, статора.
доклад [15,5 K], добавлен 23.07.2015Ознакомление с основами движения электрона в однородном электрическом поле, ускоряющем, тормозящем, однородном поперечном, а также в магнитном поле. Анализ энергии электронов методом тормозящего поля. Рассмотрение основных опытов Дж. Франка и Г. Герца.
лекция [894,8 K], добавлен 19.10.2014Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле соленоида и тороида. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Эффект Холла. Использование свойства скалярного произведения векторов. Теорема Гаусса. Определение работы силы Ампера.
презентация [2,4 M], добавлен 14.03.2016Происхождение спектров ядерного магнитного резонанса. Угловой момент и магнитный момент ядра. Магнитно-резонансная томография, ее назначение и функции, применение. Электронный парамагнитный резонанс. Расщепление энергетических уровней, эффект Зеемана.
презентация [397,0 K], добавлен 15.05.2014Эффект появления незеркальных отражений и соответствующих пиков интенсивностей в преломленных пучках. Рассмотрение результатов прохождения нейтронной волны через границу раздела двух доменов. Методика обработки результатов рефлектометрических измерений.
реферат [311,5 K], добавлен 19.06.2010Исследование особенностей движения заряженной частицы в однородном магнитном поле. Установление функциональной зависимости радиуса траектории от свойств частицы и поля. Определение угловой скорости движения заряженной частицы по круговой траектории.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 26.10.2014Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Изучение явления электромагнитной индукции. Способы получения индукционного тока в постоянном и переменном магнитном поле. Природа электродвижущей силы электромагнитной индукции. Закон Фарадея.
презентация [339,8 K], добавлен 24.09.2013Понятие моментов импульса электронов и атомов. Нормальный и аномальный эффекты Зеемана. Цель и идея экспериментов Штерна–Герлаха. Правила отбора квантовых чисел атома. Механический, магнитный и полный моменты импульса атома. Атом в магнитном поле.
реферат [89,9 K], добавлен 02.02.2009Понятие и основные свойства магнитного поля, изучение замкнутого контура с током в магнитном поле. Параметры и определение направления вектора и линий магнитной индукции. Биография и научная деятельность Андре Мари Ампера, открытие им силы Ампера.
контрольная работа [31,4 K], добавлен 05.01.2010Открытие связи между электричеством и магнетизмом, возникновение представления о магнитном поле. Особенности магнитного поля в вакууме. Сила Ампера, магнитная индукция. Магнитное взаимодействие параллельных и антипараллельных токов. Понятие силы Лоренца.
презентация [369,2 K], добавлен 21.03.2014Модуль силы Ампера. Сила взаимодействия двух параллельных токов. Вращающий момент, действующий в однородном магнитном поле на контур с током. Анализ процесса поступательного перемещения рамки. Примеры использования эффекта Холла, значения постоянной.
лекция [349,5 K], добавлен 24.09.2013Вывод закона Ампера, формы его записи. Сила взаимодействия параллельных токов. Контур с током в однородном магнитном поле. Сущность эффекта Холла и примеры его использования. Расчет поперечной холловской разности потенциалов. Действие силы Лоренца.
презентация [478,2 K], добавлен 19.05.2016Временная корреляция и спектральная плотность. Химический обмен при ядерном магнитном резрнансе. Образование комплексов с диамагнитными лигандами. Перенос поляризации с насыщением. Ядерный эффект Оверхаузера. Введение стабильных изотопов в качестве меток.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.08.2009Распределение марганца в гетероструктуре. Метод поляризации горячей фотолюминесценции во внешнем магнитном поле. Возможные способы управления поляризацией гетероструктур. Зависимости циркулярной поляризации от магнитного поля в спектральной точке.
контрольная работа [859,7 K], добавлен 05.06.2011Действие магнитного поля. История открытия эффектов Холла, Эттингсгаузена, Нернста и Риги-Ледюка. Количественная теория гальваномагнитных явлений. Техническое применение эффекта магнетосопротивления. Изменение траекторий носителей в магнитном поле.
реферат [570,0 K], добавлен 02.03.2013Сущность магнитного поля, его основные характеристики. Понятия и классификация магнетиков - веществ, способных намагничиваться во внешнем магнитном поле. Структура и свойства материалов. Постоянные и электрические магниты и области их применения.
реферат [1,2 M], добавлен 02.12.2012
