实验指导

实验重点、难点

1.掌握塞曼效应理论,确定能级的量子数与朗德因子,绘出跃迁的能级图。

2.掌握法布里-珀罗标准具的原理及使用。

当观察到的干涉图像抖动时,说明标准具没有被调平,此时需要调整面板上的3个旋钮。当视线上下左右移动时,干涉图像没有“吞吐”现象时,说明标准具已被调平。

3.熟练掌握光路的调节。

光路没有调整好会导致观察到的干涉图像模糊、暗淡,此时通过调节仪器的位置和高低调整光路。当光路被调整好后,可以看到明亮、清晰的干涉图像。

辅助功能介绍:

界面的右上角的功能显示框:当在普通做实验状态下,显示实验实际用时、记录数据按钮、结束实验按钮、注意事项按钮;在考试状态下,显示考试所剩时间的倒计时、记录数据按钮、结束考试按钮、显示试卷按钮(考试状态下显示)、注意事项按钮。

右上角工具箱:各种使用工具,如计算器等。

右上角help和关闭按钮: help可以打开帮助文件,关闭按钮功能就是关闭实验。

实验仪器栏:存放实验所需的仪器,可以点击其中的仪器拖放至桌面,鼠标触及到仪器,实验仪器栏会显示仪器的相关信息;仪器使用完后,则不允许拖动仪器栏中的仪器了。

提示信息栏:显示实验过程中的仪器信息,实验内容信息,仪器功能按钮信息等相关信息,按F1键可以获得更多帮助信息。

实验状态辅助栏:显示实验名称和实验内容信息(多个实验内容依次列出),当前实验内容显示为红色,其他实验内容为蓝色;可以通过单击实验内容进行实验内容之间的切换。切换至新的实验内容后,实验桌上的仪器会重新按照当前实验内容进行初始化。

实验操作方法:

1.主窗口介绍

成功进入实验场景窗体,实验场景的主窗体如下图组所示:开始实验

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image001.jpg

2.将汞灯放置到磁铁中并通电。

1)将汞灯与相应电源连接。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image002.jpg

2)将放置到磁铁中央并打开汞灯电源。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image003.jpg

3.将磁铁转动到与观察光路垂直方向。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image004.jpg

在主场景鼠标双击电磁铁打开电磁铁调整界面。在调整界面中选择磁铁方向“垂直于光路”方向。

4.调节光路,是各个仪器光心共轴。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image005.jpg

1)将F-P标准具、会聚透镜、成像透镜等实验仪器参照实验光路放置。

2)鼠标双击望远镜查看实验现象。

3)调节光路中各个仪器的位置和高低,使观察到的干涉图像清晰、明亮。用鼠标选中仪器并拖动可以改变仪器位置,双击仪器打开仪器调节窗口后,调节仪器的光心高低。

5.调节F-P标准具的平行度。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image006.jpg

1)双击光路中的F-P标准具打开调节窗口。

2)仔细调节F-P标准具面板上的三个调平螺丝,使两个镀膜面完全平行。调平过程中,在望远镜的观察窗口中选择“观察不同方向干涉环”观察干涉图像。鼠标点击不同方向的箭头移动视线时,如果F-P标准具两个镀膜面完全平行,则干涉圆环中心没有吞吐现象。

6.打开稳压电源,观察塞曼分裂现象。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image007.jpg

双击主场景的稳压电源打开电源调节窗口。按下电源开关,调节输出电压档和微调旋钮,使得磁铁产生合适的磁场。通过望远镜的“观察不同方向的干涉环”观察汞灯的塞曼分裂现象。

7.在垂直于磁场方向观察Hg 546.1nm谱线在磁场中的分裂,用偏振片区分谱线中π和σ成分。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image008.jpg

将偏振片、F-P标准具、成像透镜放置在实验台上,调节偏振片的透振方向并观察干涉环的变化,区分谱线中π和σ成分。

8.平行于磁场方向观察Hg 546.1nm谱线在磁场中的分裂,用偏振片和l/4波晶片区分谱线中σ+和σ-成分。此时磁场方向指向观察者。

1)调节电磁铁的转动方向,使电磁铁与光路方向平行。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image009.jpg

鼠标双击主场景的电磁体打开磁铁方向调节窗体,选择磁铁方向“与光路平行”,此时磁铁磁场方向指向观察者。

2)将l/4波晶片放置在磁铁侧面对应位置。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image010.jpg

鼠标选择实验台上的l/4波晶片并拖动到磁铁侧面对应处放置。

3)调节偏振片的透振方向和l/4波晶片晶轴方向,观察干涉图像的变化,区别谱线中σ+和σ-成分。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image011.jpg

鼠标双击主场景中的望远镜、偏振片和l/4波晶片,打开对应的观察窗口和调节窗口。调节偏振片的透振方向和l/4波晶片晶轴方向,观察干涉图像的变化,区别谱线中σ+和σ-成分。

9.垂直于磁场方向观察,用塞曼分裂计算电子荷质比e/m。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image012.jpg

1)调节电磁铁的转动方向,使电磁铁与光路方向垂直。将将偏振片、F-P标准具、成像透镜放置在实验台上。

2)调节稳压电源输出电压使磁铁产生合适的磁感应强度。

3)调整偏振片的透振方向,使在望远镜的“测量干涉环直径”界面只能看到π成分对应的干涉环。鼠标右键在干涉图像上移动,通过记录鼠标对应的坐标,测量观察到的相邻两级的干涉圆环直径。

4)测量此时的磁场,并计算e/m。

说明: D:\文档\交流电桥1\mht\塞曼效应实验lab\实验指导.files\image013.jpg

1)将汞灯从磁铁灯架上用鼠标拖动到实验台面放置。

2)通过鼠标连线将毫特斯拉计和探测笔连接好。

3)鼠标双击实验台面的毫特斯拉计,在打开调节窗体中选择合适的测量档并调零。

4)用鼠标将探测笔拖动到磁铁中央放置后,读取毫特斯拉计显示的磁场强度,并计算电子荷质比e/m。