[发明专利]一种永磁式塞曼效应实验仪及其实验原理

权利要求书

1.一种永磁式塞曼效应实验仪，其特征在于：它包含硒光电池(D)、光点检流计(G)、分光仪望远镜(T)、偏振片(P)、1/4波片(K)、滤光片(F)、永久磁铁(M)、载物平台(C)和标准具(F-P)；硒光电池(D)的一侧连接有光点检流计(G)，硒光电池(D)的上部连接有分光仪望远镜(T)，分光仪望远镜(T)的上部套接有偏振片(P)和1/4波片(K)，1/4波片(K)设置在偏振片(P)的上部，1/4波片(K)的上部设置有载物平台(C)，载物平台(C)上吸合有永久磁铁(M)、滤光片(F)和标准具(F-P)，永久磁铁(M)、滤光片(F)和标准具(F-P)一体设置，滤光片(F)设置在两个永久磁铁(M)的下部。

2.一种永磁式塞曼效应实验仪的实验原理，其特征在于：将光源置于外磁场中，则垂直于磁场方向进行的光，一条谱线分裂为三条，这三条均是线偏振光，中间一条的振动方向平行于磁场，叫π分量；旁边两条的振动方向垂直于磁场，叫δ分量，理论和实验表明，π分量的频率等于原谱线无磁场时的频率v₀,δ分量的频率为(v₀+Δv)和(v₀-Δv)；两个δ分量的光强度相等，π分量的光强度是每一个δ分量的两倍，而三者的光强度之和等于原谱线的光强度，这就是简单塞曼效应的横效应；沿着磁场方向行进的光，一条谱线分裂成为两条，这两条都是圆偏振光，它们的频率分别与横效应中的两个δ分量频率相同，高频(v₀+Δv)是一条左旋圆偏振光，低频(v₀-Δv)是一条右旋圆偏振光，它们强度相等，其和等于原谱线的强度，这就是简单的塞曼效应的纵效应；

对于沿着与磁场方向成θ角(0<θ<2π)行进的光，其谱线的偏振状态和光强度问题，文献[1]应用量子力学方法，详细推证了m减值的跃迁(m＝m′-1)；m增值的跃迁(m′+1)；m不变的跃迁(m＝m′)几种情况；

实验中，将偏振光片的振动面垂直放在磁场B与光线行进方向构成的平面内，转动偏振片，使其始终保持与该平面垂直，当磁场方向改变或观察方向(θ角)改变时，在任意位置θ上秀过偏振光片的总光强

在θ＝0位置，透过偏振片的总光强为

在θ＝π/2位置，透过偏振片的总光强

I_θ＝I₀/4+I₀/4＝I₀/2(3)

此时若取下偏振片，则有

I_θ＝I_θ++I_θ-+I_π＝I₀/4+I₀/4+I₀/2＝I₀(4)

根据文献[1]的推导，由于式(1)令I_θ＝y；a₀＝I₀/2，a₁＝I₀/2；cos²θ＝x，应用一元线性回归法处理数据，可以求出I₀。如果I₀的值与纵效应的直接测量值在测量误差允许范围内相等，则文献[1]的量子力学方法推论是正确的。