塞曼效应实验数据处理方法的改进

塞曼效应实验数据处理方法的改进 物理实实第 28 卷 第 4 Vol . 28 No . 期4P H YSICS EXP ER IM EN TA T Ap r . ,20082008 4 年 月ION 塞曼效应应应数据应理方法的改 吴金实 ,实实实 (),257061石油大学 物理科技学与实院学 实实 中国山实 摘 要 :汞原子的实实系包括实实和三实实构 ,不实二者在磁实中的塞曼分裂存在差异 ,而且实于三实实的实构系 , σπ其塞曼分裂也比实富丰 ,在垂直于磁实方向实察 ,随偏振片角度不同 ,可以依次实察到实及实 2 实成分 , 但实实室用 的塞曼效 π实实所附实的数据实理程序只适用于三实实构实系 利用实实实比荷实量 . 实了实展实器的适用范实 ,在分 析汞光实塞曼分裂波数差, 的基实上 ,实比荷公式实行了修改 ,并实了相写实的实理程序 ,实实实用效果实好 . :;;应应应 塞曼效实 比荷 数据实理 () 文章应号 :100524642 2008中应分应号 :O562 . 文献应应应 : A320420039202 ( ) 实实的裂距 即波数差实引言1νΔ( ) ( )`2= Mg- MgL 2 2 1 1 在塞曼效实实实中 ,广泛使用的光源是汞灯 .,eB是洛实实实位. 实实室条件下 , 汞其中 L =π4m 2 ,3 2 .汞有 能实有实实和 实构 个价实子其实实c灯置于外磁实中. 通实实波 片 、F2P 实准 具 将实实于实实实构 ,塞曼分裂形成的相实实实波数差 实 1 个 色光的干涉实实成像到实像机焦平面上 , 干涉实 实是 洛实实实位 ;实于 3 实实构 ,塞曼分裂形成 1 实同心实 . F2P 实准具的实隔圈厚度是 d , 1 . 的相实实实波数差实洛实实实位垂直磁个在[ ]2 2此实裂距的实量公式可具表体示实 22实的方向 ,偏振片实于不同的位置 ,实察到的实实 并)- D ( 1b a DΔν= ( )`3,2 不相同 . 偏振片同磁实平行实 ,可以清楚地实)( d 2 k - 1 - Dk 21 式中 D , D 是相同波实的相实 k - 1 , k 实实实k - 1 k Dπ3 ,察到 实 实实实波差数是 实实实条相个洛2是实的直径 分裂后波两实实实的第 实 , D, D k 实的b a 位 . 而偏当振片同磁实方向垂直实 ,可以实察到 6 ( ) ( ) 直径. 比实 2, 3式可以得到比荷实算公 式实σ条实 ,其中适合实量 、强度最大的 2 条实实实的 波 数差是 2 个洛实实实位 . 据此修改塞曼效实 据实数2 2)π2( ba D-D( )= ,42理程序中的比荷公式 ,用 VB 实写相实程序 , 就可2e( ) )m d B MgMg( c- D2 2 1 1 k - 1 - D k 以得到适用范实更广的据实理数实件 .( ) α式中 , c , = M2 g2 - M1 g1 , 4 写是光速令式可 成2 2π( D- D e 2c b 塞曼效应应应分析2( )5= .2 2α)d B( mDkk - 1 D)a 光源在外磁实作用下将实生塞曼分裂 .3 当外-S汞 灯 546 . 074 nm 实 实 , 是 从 6 1 向磁实大小实 B 实 , 分裂后实实与原实实的实率差s7 s3 3. 实S 的sp P 迁 实 生 , 于 实 构6 6 3 实属实21[ 1 ][ 3 ]实3 M g = { 2 , 0 , -2 } ,实P的M g =2μB B )(( )νΔ,1= Mg- Mg2 2 1 1 3 3 hΔ3 , , 0 , - , - 3 , :M = 0 , 1照实实迁实 按?22式中 M, M与 g, g是不同能实的磁量子数和1 2 1 2 ΔΔ() J = 0 实 ,M = 0 被禁止 , J 实实角实量. 于是μ,, h . 朗德因子 自旋磁矩 克常量 是普朗相B 是: Mg- Mg=分裂后实实同原实实的裂距实 2 2 1 1 实 收稿日期 :2007207208 ;修改日期 :2007209207() 作者应介 :吴金实 1985 - ,女 ,浙江实水人 ,中国石油大学物理科学与技实学院实用物理实实 2004 实学生 . 3 1 1 3 , , , , , , , , 2 1 0 - - 1 - - 2 . 据 分 根2222 裂πσ实实的偏振性 , 可以分实实取 实和实实行实 . 量 振片旋实到与磁实平行的方向可以实去把偏 σπ, , 实而实实实行实量 3 实实实 实条此实相实 L 1 ναΔ`= , = . , 实裂距是实理 把偏振片实同若22 σπσ旋到与磁实垂直 , 可以实去实而得到实 . 实 实 6 条 , 其中适于实量 、强度最大的 2 条实实裂距 π实 2L . 实了在实理实像实采用与 实相同的形 式 , σ实 2 汞灯 546 . 074 nm 实实实的实量界面ππ可略微实整偏振片 , 使 实也出实 , 由于 实 的中 σ央实实强度实高 , 可与上述 2 条实实构成π实实实行实实 ,用实实实附实的实件得到 Δν, ` , 实“相 实 ”实 实 的 裂 距 实 1 = L 实此e11的实算实果实 = 1 . 71 ×10C/ k g ,相实不确定 实实m 1 S 579 . 064 nm 实 实 , 是 从 6 汞 灯 0 向 度实 3 % , 用 本 程 序 的 实 算 实 果 实= 1 1 1 ms7 s的6 s6 d D. SM g = 0 ; D 迁 实 生 实实1 . 78 ×2 0 2实的11σ10C/ kg ,相实不确定度实 1 . 1 % ;实实实行实M g = { 2 , 1 , 0 , - 1 , - 2} . 由实迁实实可以得到分 σ(实 ,2 磁实存在实角 最强的 实与偏振片与取条Mg- Mg= { 2 , 1 , 0 , - 裂后 各 实 实 裂 距 2 2 1 1 e 1 ,π) ,中央实成构 1 的实算实果实 =实用本程序mΔν( ) α} . `, .- 2实实实裂距= L 5中= 1 相此实式11 实不定度实确 1 . 73 10C/ kg ,1 . 7 %.×相α其他的实实只要知道裂距 ,将实成相实的 实就 应束应4可以实算比荷.程序及应算应例3 实践表明 ,基于修正后的比荷实算公式所实程序用 VB 实写 ,利用实器附实程序实采集写的实理程序适合大多数情况 ,只要知道分裂后到的实像做实一步实理 . 使用实 ,首先要求实入实实实的裂距就可以实算比荷. 利用实程序 ,实 可以实磁感实强度 、分裂实实波差等数数据 ,以实展程序 实实实内容的实充 ,从而提高实器的利用的实用范实 . 考实到比荷实算中实差的一主个要 来.率和实实效教学果源是采点实的实差 ,所以在程序实实中使用了 特殊致实 :实文写作实程中得到了中国石油大 物学的取点方法 ,使取点精度比实器附实的实件理科学与技实学院王实老实的指实和帮助 ,在 此表提高了 5 倍 ,从而保实了实量精度 ,同实 ,操作的 示感实 !实程也大实实化. 下面是实汞灯 546 . 074 nm 实 实的 参考文献 2 个实算实例. 程序界面如实 1,2 所示 . :[ 1 ]实福家 . 原子物理学 [ M ] . 北京 : 高等育出版教社 , 2000 :2152218 .[ 2 ]黄柳实 ,王实 . 物理实实教程 : 近代物理实实 [ M ] . 实实 :中石国油大出版社学 ,2006 :90295 .[ 3 ]实文奇 . 塞曼效实实定荷实比公式的适用条件 [ J ] . () 大实实范学院院实 ,2005 ,25 4:42243 . 实实阳 ,程强 ,实实晟 ,等 . CCD 技实在塞曼效实实 实中实[ 4 ]() 用的改实 [J ] . 物理实实 ,2007 ,27 6:7210 . ()43 下实第 实 第 4 期实嘉安 ,等 :实实光实片再生实量法实用于物理实实的探索43 ion of 2 iquot regenerative2dose Applicatsingleal protocol of uminescence in physics thermol L U J ia2a n , L I J ia n2ne ng , L IU Xiao2wei , TA N G Qia ng Abstract : In o r de r to a me nd t he c ha nge of t he se n sitivit y ca u sed by t he rep eat e d mea sure me nt s , t he fi xed det ectio n do se i s i n ser t ed to mo nito r t he c ha nge s i n se n sitivit y af t e r t he co mp letio n of eac h ra diatio n mea sure me nt i n mea suri ng t he si ngle2aliquo t rege nerative2do se qua ntit y e xp e ri me nt . O nl y f ew sa mp le s a re nee de d i n si ngle2aliquo t re ge ne rative2do se p ro tocol of t he r mol u mi ne sce nce , a nd it i s no t nece ssa r y to select aliquo t s , w hich ma ke s it suit a ble to be a p hy sic s e xp eri me nt fo r u nde r gra duat e st ude nt s. Key words : t her mol umi ne sce nce ; re ge ne rative2do se p ro tocol ; se n sitivit y [ 实任实实 :郭 ()上接第 38 实 Opt imizing experimental conditions f or Franck2Hertz experiment 1 Z H A N G Mi ng2c ha ng, L IU Hai2f e 2ng Abstract : The fi r st ge neratio n Fra nck2Her tz e xp eri me nt i n st r u me nt i s mo difie d. The cur ve a nd dat a sheet of t he releva nt e xp eri me nt al co nditio n ca n be rapi dl y e st a bli shed by i np ut ti ng diff ere nt e x2 p e ri me nt al dat a i nto co mp ut e r , a nd t he multi2st rip e xp eri me nt c ur ve s of diff ere nt p a ra met er s a re di s2 p la ye d o n t he sa me coo r di nat e surf ace . The c ur ve shap e a nd t he mea sure me nt acc uracy of Fra nc k2( ) ( ) ( ) There by , t he be , fi r st gri d bia s , hi nde r s volt a ge a nd t he seco nd gri d bia s U F U G1 K U R ( ) st.U G2 K val ue s of t he p a ra met e r s a re defi ned .Key words : Fra nc k2He r tz e xp e ri me nt ; t e mp erat ure ; fila me nt volt a ge ; gri d bia s ; hi nder s volt a ge [ :]实实 实 实任郭 ()上接第 40 实 Improving the data processing method in Zeeman ef f ect experiment WU J i n2lia n , Z H A N G Abstract : The dat a p roce ssi ng p ro gra m of t he Zee ma n i n st r ume nt i n o ur la b i s o nl y suit a ble fo r πt he t hree2la ye r st r uct ure , a nd t he sp ecific cha r ge ca n be mea sure d o nl y by it s li ght . In o r der to wi d2 e n t he app licatio n of t he i n st r ume nt , t he fo r mula of sp ecific c ha r ge i s mo dified acco r di ng to t he a nal y2 si s o n t he wave nu mbe r diff ere nce s af t er Zee ma n sp lit , a nd a n i mp ro ve d dat a p roce ssi ng p ro gra m i sKey words : Zee ma n eff ect ; sp ecific c ha r ge ; dat a p roce [ 实任实实 :郭实 ] ssi ng