1、前言和实验目的
1.了解和掌握WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪和利用其研究谱线的精细结构。
2.了解法布里—珀罗干涉仪特斯拉实验的的结构和原理及利用它测量微小波长差值。
2、实验原理
总磁矩为的原子体系，在外磁场为中具有的附加能为：
= -
由于我们考虑的是反常塞曼效应，即磁场为弱磁场，认为不足以破坏电子的轨道-自旋耦合。则我们有：
= - =
其中为在方向投影,为角动量在方向投影的磁量子数，有个值,=称为玻尔磁子，为朗德因子,其值为
=
由于有个值，所以处于磁场中将分裂为个能级，能级间隔为。当没有磁场时，能级处于简并态，电子的态由n,l，j（n,l,s）确定,跃迁的选择定则为Δs=0, Δl=.而处于磁场中时，电子的态由n，l，j,，选择定则为Δs=0,Δl=，。
磁场作用下能级之间的跃迁发出的谱线频率变为:
=+（)
分裂的谱线与原谱线的频率差为：
=-=、
== （）/= ()
式中==≈称为洛仑兹单位（裂距单位).
所以电子的荷质比：
= ··
塞曼能级跃迁的选择定则和偏振定则:
表 1
选择定则 | 横向观察 | 纵向观察 |
Δ=O | 直线偏振光(π) | 无光 |
Δ=+1 | 直线偏振光（） | 左旋圆偏振光(） |
Δ=-1 | 直线偏振光(） | 右旋圆偏振光（) |
本实验使用的汞绿光（，我们以式（1—5）及能级跃迁的选择定则来分析此反常塞曼效应.能级分裂如下图所示:
表2
上能级 | 下能级 | |
L | 0 | 1 |
S | 1 | 1 |
J | 1 | 2 |
g | 2 | 3/2 |
1 0 —1 | 2 1 0 —1 —2 | |
g | 2 0 -2 | 3 3/2 0 —3/2 —3 |
谱线是由到跃迁而产生，表2列出和能级的各量子数L、S、J、、与的值。如图（1—3）上部分表示能级分裂后可能发生的跃迁，下部分画出分裂谱线的裂距与强度,按裂距间隔排列将成分的谱线画在线上，成分画在线下，各线的相对强度，如以原线强度为100，则其它线约为75，37。5，12.5等。
汞谱线分裂为9条等间距的谱线相邻两谱线的间距都是个洛仑兹单位。
图(1—3） 谱线的塞曼分裂
从横向角度观察，原光谱线将分裂成9条彼此靠近的光谱线，如图(1-3）所示，其中包括3条π分量线(中心3条）和6条分量线。这些条纹互相迭合而使观察困难。由于这两种成份偏振光的偏振方向是正交的,因此我们可利用偏振片将分量的6条条纹滤去，只让π分量条纹留下来。由于相邻谱线之间的间距非常小，例如汞的绿光，, 相邻谱线裂距洛仑兹单位，则相邻谱线波长差为=≈8.3=,
3、实验器材
如图所示,本实验仪器由：WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪装置，计算机、特斯拉计组成.
其中WPZ-Ⅲ型塞曼效应仪装置的光路部分由以下部件构成：
1。 聚光镜。汞灯源经过聚光镜均匀的射到F-P标准具上。
2. 干涉滤光片。其作用是滤掉原子发出的其他谱线,只允许通过 ，透射带宽，从而得到近似单光。
3. 偏振片.在垂直于磁场方向观察时用以鉴别方法成分和成分。
4. 法布里-珀罗标准具，利用干涉原理分离不同频率的光产生分裂的谱线。
5。 会聚透镜（调节CCD摄像的光圈和焦距）.使F-P标准具的干涉花样成像在会聚透镜的焦平面上。
4、注意事项
1。调整的时候要细心,没有调整好后面得不到好的图样
2。要注意保护实验仪器，避免仪器跌落损坏
3.注意图样的变化，避免把六条分裂当成两个三条分裂
4.取点画圆时要注意点要取的适当分开些，最好都成120º左右
5、实验数据、实验数据处理、计算结果和估算不确定度等
实验开始B=0时得到的未分裂图样如图一所示：
图一.B=0时未分裂图样 图二.B〉0时3条分裂图样
图三。B〉0时6条分裂图样
由于U盘中毒导致①B〉0时9条分裂图样不能打开，②第二次分析结果图片打开却没有图像。以下是利用提供的软件对B〉0时3条分裂图样进行分析计算得到的实验结果图(第一、三次）:
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