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:
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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
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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
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可调直流恒流电源
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电流调节范围: 0-6A,飘移< 1%, 3.5数显;
交流电压输出:1500V,电流<15mA
带850通讯接口
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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% |
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