实验目的:
● 垂直于磁场方向观测塞曼效应
●
计算荷质比e/m
● 平行于磁场方向观测塞曼效应
实验原理:
该实验装置用于研究汞灯中心波长为546.1nm
谱线的正常塞曼效应。该实验装置拥有一个可调的恒流电源,用于控制电磁场的大小。汞灯发出的谱线经过准直透镜,变成类平行光,通过偏正器,再由滤光器滤光,进入F-P
标准具,形成干涉圆环,再由成像镜头和CMOS相机接收,配合相应的软件系统可以在计算中看到清晰的干涉圆环。随着磁场的增加,分裂现象可在计算机显示器上实时观察。当可以看到清晰的K-2
级圆形分裂条纹时,图像可保存到计算机进行分析计算。最终可以从实验中得到荷质比e/m
的值。
通过磁场旋转90°,重新微调光路,可以在平行于磁场方向观测塞曼效应。
仪器特点:
●
用笔形汞灯作为光源,价格低廉且无需特殊保养与维护。
● USB 数据线的使用能够满足方便、快捷的数据采集需要。
●
通用化的调节与固定结构能够确保对干涉滤光器、法布里- 泊罗标准具、准直透镜和偏振器进行准确地调节。
● 高分辨率的CMOS 照相机和法布里-
泊罗标准具能够保证输出高质量、高清晰的图像。
● 智能分析软件能够保证实时的对光谱分裂图像进行数据分析。
实验结果:
当磁场强度为零时,能级未分裂 | 当磁场强度足够强时,能级发生分裂。我们可以看到9 条光谱线。 | 横向塞曼效应 | 纵向塞曼效应 |
订单信息
摄像单元(含镜头、CMOS 相机), f=50mm, 两百万像素 | BEM-5008 |
法布里泊罗标准具, λ=546.1nm | BEM-5402 |
干涉滤光器, λ=546.1nm | BEM-5403 |
偏振器 | BEM-5404 |
聚光镜, f=131.2mm | BEM-5405 |
精密调节架, Φ45mm, 2D | BEM-5203 |
水平可调精密调节架, Φ45mm, Travel=36mm , 3D | BEM-5213 |
导轨,长600mm | BEM-5201-06 |
托板,宽50mm (3) | BEM-5204-50 |
升降调节架,可调范围25mm (3) | BEM-5205-25 |
连接杆,长90mm (3) | BEM-5209-09 |
笔形汞灯, 10A, 3W | BEM-5009 |
电磁线圈, 5A, 1.2T | BEM-5010 |
连接块(1) | BEM-5202 |
可调直流恒流源, 110V/220V, 6A1 | BEM-5012 |
塞曼效应用软件 | BEM-5601 |
技术指标:
主要部件 | 指标 |
笔型汞灯 | 长度120mm,发光区长度50mm,发光区外径6.6mm,笔杆最大直径11mm,导线长度300mm,特征谱线:253.7mm、 365mm、 404.7mm、 435.8mm、 546.1mm |
可调直流恒流电源 | 电流调节范围: 0-6A,飘移< 1%,
3.5数显; |
可旋转线圈 | 电阻<6Ω,最大输入电流5A,最大磁感应强度1.2T |
准直透镜 | 孔径38mm,焦距125mm |
偏振器 | 直径40mm,5度为1刻度,在0度和180度位置观测到π偏振谱线,在90度和270度位置观测σ偏振谱线 |
干涉滤色器 | 中心波长546.1nm,传输带宽<=10nm,峰值透过率>=50%,孔径为32mm,表面无污染,裂纹等 |
F-P标准具 | 镜片反射率98%,镜片间距2mm,中心波长为546.1nm,分辨率>=7 x 105,经4.15 COMS相机成像,至少能观察到K-3干涉圆环所分裂的条纹,分裂条纹应锐利清晰 |
精密调整架 | 孔径40mm |
升降调节架 | 可调节范围0-57mm,中心直径10mm |
杆 | 长度90mm,直径10mm |
托板 | 宽度50mm,横截面78mm x 21.5mm |
导轨 | 导轨600mm |
50mm 定焦镜头 | 焦距50mm,相对孔径1:1.4 |
COMS相机 | 1/3" COMS sensor,像素640 x 480,水平扫面线650tvl |
整体测量误差 | <=5% |