
功能/作用介紹:
本儀器的主要作用是在課堂上以實物方式演示塞曼效應,所以在設計上充分考慮到了課堂演示(明室照明下)的特點。采用的是教學實驗中應用最廣的汞燈的546.1nm譜線。
塞曼效應實驗是物理學史上一個著名的實驗,在1896年,塞曼發現把產生光譜的光源置于足夠強的磁場中,磁場作用于發光體,一條譜線會分裂成幾條偏振化的譜線。這種現象稱為塞曼效應,并得到了洛倫茲理論解釋。1902年塞曼因這一發現與洛倫茲共享諾貝爾物理學獎。
塞曼效應證實了原子磁矩的空間量子化,為研究原子結構提供了重要途徑,被認為是19世紀末20世紀初物理學最重要的發現之一。
至今,塞曼效應仍然是研究原子內部能級結構的重要方法之一。塞曼效應是繼1845年法拉第效應和1875年克爾效應之后發現的第三個磁場對光有影響的實例。塞曼效應也可以用來測量天體的磁場。1908年美國天文學家海爾等人在威爾遜山天文臺利用塞曼效應,首次測量到了太陽黑子的磁場。
在近代物理實驗課程中,塞曼效應是一個重要的實驗項目,其原理牽涉到量子力學中的多個概念,在實驗技術中則涉及光譜的精細結構的測量等。
在大學物理授課中講到原子物理部分時,也都會論及到塞曼效應。但是其原理比較難懂,特別是講述到線偏、左、右圓偏,與磁場的橫向、縱向關系時,如果有一個塞曼效應的實物演示配合,則要生動易懂的多。但是目前使用的儀器中,整體體積都比較大,磁鐵笨重,不便于攜帶和快速安裝、調整,所以無法用于課堂演示。
本儀器操作簡單,能明室操作,能展示正常塞曼效應。通過外磁場的有、無、橫向、縱向等變化,偏振片的旋轉,實時觀察到譜線分裂,線偏光、圓偏光等典型的塞曼效應現象,并且學習到光譜精細結構的測量技術。通過圖像實時變化,能夠引發學習興趣和思考,有利于學生主動參與、互動。
光譜圖像由攝像頭采集通過USB口送到計算機中,可以拍照,也可以錄制視頻。圖像分辨率可高達130萬像素以上,圖像尺寸可達1280x1024以上。通過計算機技術,即可以在大屏幕上演示,也可以通過有線、無線網絡傳播。
作品名稱:塞曼效應演示儀
完成單位: 上海交通大學