Сложный эффект Зеемана

Так называют эффект, когда спектральная линия от источника в магнитном поле, расщепляется на число компонент более трех. Это связано с зависимостью расщепления самих уровней от множителя Ланде gкак видно из (4.2), т. е. в конечном счете с наличием спина электрона и его удвоенным магнетизмом. При объяснении сложного эффекта Зеемана будем исходить из предположения, что имеет место нормальная связь L-S (связь Рессель-Саундерса). Это подтверждается экспериментально. Более подробный характер расщепления уровней (естественное и зеемановское) и возможные переходы между ними показаны на рис. 4.4. Слева на этом рисунке показано естественное расщепление (тонкая структура, компоненты и ) в отсутствие магнитного поля. Справа — зеемановское расщепление в магнитном поле и возможные по правилу отбора (4.3) переходы.

Рис. 4.4

(4.9)

(4.10)

Рис. 4.5

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Приборы и оборудование.

Лабораторная работа выполняется на комбинированном учебном комплексе ФКЛ-2М-1К, имеющим сопряжение с ПК, но допускающим ручной (автономный) режим работы. Все параметры эксперимента, установленные и измеренные значения параметров выводятся в соответствующие окна программы - оболочки для работы с установкой – LabVisual 2.5 и дублируются на ЖКД LCD дисплее учебной установки. Лабораторный комплекс может работать как в сопряжении с ПК, так и в ручном режиме работы, для которого не требуется наличие компьютера.

В данной работе зеемановское расщепление изучается на спектральных линиях атомов ртути. В спектрах этих атомов имеется система синглетных и триплентых линий, что позволяет с одним источником изучать как простой эффект, так и сложный эффект Зеемана.

Принципиальная схема опыта изображена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Схема опыта для изучения эффекта Зеемана.

Источник света ртутная газоразрядная лампа ДРСк-125 (L) помещается между полюсами электромагнитов-дросселей D1 и D1, пропускание тока через которые в импульсном режиме дает некоторое магнитное поле в зазоре между ними. Работа оптической части (линзы-конденсора и плоскопараллельной пластины N) заменяется моделью фотоприемника SP, максимальная чувствительность которого изменяется в зависимости от подачи на него различного напряжения смещения, что позволяет развернуть спектрограмму по длине волны и получить зависимость интенсивности спектральной линии I от длины волны λ:I=I(λ). Напряжение на фотоприемнике уже проградуировано в длинах волн.

Учебная установка.

Внимание! Перед началом работы кабель USB порта отключен от компьютера.

Пульт управления установки содержит два переключателя «СЕТЬ»: аналоговая часть и цифровая часть.

«СЕТЬ. АНАЛОГОВАЯ ЧАСТЬ»- переключатель, используемый для включения источника света — ртутной газоразрядной лампы. Прогрев лампы 3 — 5 мин.

«СЕТЬ. ЦИФРОВАЯ ЧАСТЬ» - переключатель для включения цифровой части цепей питания прибора. Включается только после 3 — 5 минутного прогрева лампы. Это сделано для исключения влияния паразитных переходных процессов во время включения лампы на микропроцессорную систему управления учебной установкой.

ЖК дисплей – индикатор

Ÿ инициализации;

Ÿ включения и выключения USB - передатчика учебной установки;

Ÿ режима работы установки («6D→6P» - нормальный эффект Зеемана, «7S→6P» аномальный эффект Зеемана)

«ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB»- кнопка для

Ÿ инициализации

Ÿ включения/выключения USB – передатчика в приборе.

Инициализация

После включения цифровой части и появления на ЖКД дисплее надписи «CONNECTING...», лабораторный комплекс необходимо проинициализировать. Сделать это возможно двумя способами:

1. непосредственно с учебной установки, нажимая и удерживая кнопку «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB» до тех пор, пока индикатор уровня инициализации на ЖКД экране не достигнет правого конца дисплея

2. с помощью программы управления учебной установкой LabVisual 2.5. Для этого, после включения цифровой части и появления сообщения «CONNECTING...» на ЖКД LCD дисплее учебного прибора, можно кабелемподключить приборк USB – порту ПК и однократно нажать кнопку «СТАРТ» в программе-оболочке LabVisual (кнопка используется для конфигурации устройства сразу после включения). При этом начнется процесс инициализации.

После проведения инициализации, USB передатчик учебной установки отключается. (Прибор переходит в автономный режим работы без ПК «USB OFF».)Это сделано для исключения влияния паразитных наводок и для устранения возможных незапланированных команд управления при работе в ручном режиме.

Для работы с программой приема и обработки данных LabVisual (на компьютере), USB- передатчик в приборе следует включить нажатием кнопки «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB». При этом на ЖК - дисплее появится надпись «USB ON».

Для работы в ручном режиме, USB – передатчик в приборе следует отключить нажатием кнопки «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB». При этом на ЖК - дисплее появится надпись USB OFF.

«РЕЖИМ РАБОТЫ. ВЫБОР/ESC» - выбор режима работы переводом курсора на ЖК дисплее в соответствующее положение 1) EXPERIMENT N1 «НОРМАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА», ПЕРЕХОД 6D→6P; 2) EXPERIMENT N2 «АНОМАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА», ПЕРЕХОД 7S→6P

«РЕЖИМ РАБОТЫ. ВХОД/ПОЛЕ» -переключение магнитного поля. Возможные значения полей: В =0 Т; 0.7 Т; 1 Т

«ДЛИНА ВОЛНЫ» -сканирование всего спектра в заранее предустановленной области для данной длины волны и получение спектрограммы источника.