Изучение простого эффекта Зеемана (Лабораторная работа 2.1), страница 2

·  Медленно поднимите напряжение на лампе с помощью ЛАТРа до 200 В. Лампа должна зажечься. Если лампа не зажглась, то необходимо периодически нажимать кнопку «поджиг», пока лампа не зажжется.

·  После нескольких минут работы  лампы медленно понизить напряжение ЛАТРом до такого уровня (приблизительно до красной метки), чтобы ток, текущий через лампу, был около 0.75 А.

Включение ТВ камеры и запуск компьютерной программы.

1.  Включить в сеть ТВ-камеру.

2.  Присоединить кабель компьютера к разъему «Эффект Зеемана»», т.е. подключить камеру к компьютеру.

3.  Включение компьютера:

§  Включите питание компьютера и монитора.

§  В директории С:\Student создайте свою папку, куда будут помещаться сделанные снимки.

§  Кликните значок «Behold TV» на рабочем столе.

§  В появившемся окне программы кликните клавишу «S-VHS», к этому разъему видеотюнера подключена ТВ камера.

§  Кликните клавишу «двойной прямоугольник». В открывшемся меню программы легко ориентироваться. Укажите в соответствующем окне путь к созданной вами папке.

§  Выберите формат, в котором вы будете сохранять файлы (по умолчанию - .bmp). Для обработки кадра годится любой формат, предлагаемый программой.

§  Для записи кадра на диск нужно остановить изображение, кликнув клавишу «Stop» и кликнуть клавишу со значком «фотоаппарат». Имя файлу присваивает программа.

4.  Пронаблюдать на экране монитора интерференционную картину. Перемещениями ТВ камеры вправо-влево, вверх-вниз установить изображение в центре монитора, если это необходимо.

Упражнение 1. Качественное наблюдение эффекта Зеемана на компьютере.

·  Включите блок питания электромагнита, который находится в ящике стола. Медленно введите ток (не более 0,8 А), следя за стрелкой амперметра.

·  Картина изменилась, теперь каждое кольцо расщепилось на 3 кольца. Одно осталось на прежнем месте – это π-компонента, и еще 2 кольца, смещенных на равные расстояния – это σ‑компоненты. Яркость несмещенного кольца в 2 раза больше, чем у двух вновь появившихся колец.

·  Введите поляризатор в рабочее положение. Вращая его, добейтесь того, чтобы пропало центральное кольцо (-компонента).  Поверните поляризатор на 90 ^о, в этом положении исчезнут два боковых кольца (-компоненты). Картина станет такой, какой она была при нулевом магнитном поле.

·  Верните поляроид на место.

Упражнение 2. Визуальное наблюдение интерференционной картины. Выставьте ток электромагнита 0.5 А. Вдвиньте шток зеркала «к себе». При этом изображение интерференционных колец на мониторе ПК пропадет. Установите зрительную трубу напротив бокового отверстия кубика, на котором закреплены зеркало и объектив, и пронаблюдайте глазом интерференционную картину. Обратите внимание на цвет колец, сравните его с цветом свечения лампы. После визуального наблюдения эффекта Зеемана поворотное зеркало необходимо вернуть на место.

Упражнение 3. Измерение расщепления спектральной линии в магнитном поле. Запишите в отдельные файлы интерференционные картины при токе электромагнита I = 0 А, 0.2 А, 0.4 А, 0.6 А, 0.8 А.

Порядок выключения лампы

·  Уменьшить ток электромагнита до 0 А.

·  Выключить тумблер электромагнита.

·  Медленно уменьшить напряжение на лампе ЛАТРом до 0 В.

·  Выключить пускатель лампы.

·  Выключить ЛАТР из сети.

·  Выключить ТВ камеру из розетки.

Задание:

Измерьте расщепление линии в Ангстремах и Гц при каждом значении тока и определите величину магнитного поля. Постройте график Н(I).

Обработка интерферограмм.

1.  Для обмера интерферограммы нужно кликнуть ярлык «Photoscan». Программа имеет «дружественный интерфейс», в котором легко разобраться. Для измерения координат нужно сместить «ручку», расположенную в левом верхнем углу окна программы вниз, до положения, примерно соответствующего центру колец. Обмеряется файл, выбранный с помощью опции «File» в верхнем меню программы.

2.  Для обмера интерферограммы можно использовать также программу Paint. Она удобна тем, что позволяет получать негативы зарегистрированных кадров. Это помогает лучше рассмотреть слабые линии. Для количественных измерений в Paint нужно выбрать пункт «\» в левом меню. Тогда при наведении курсора на точку рисунка можно узнать ее координаты в пикселах.

3.  Справка: 1 у.е. = 1 ячейка ПЗС-матрицы телекамеры. Размер одной ячейки 7.4 мкм´7.4 мкм. Эти данные не требуются для обработки интерферограммы.

4.  Для определения величины расщепления, обусловленного эффектом Зеемана, следует воспользоваться схемой, приведенной на рис. 4. При обработке интерферограмм заполните следующую таблицу:

I, A	Dm	Dm-1	Dm-1,l+dl
0
0.2
0.4
0.6
0.8

Диаметры колец D измеряются в условных единицах – пикселах. Для обработки результатов можно использовать программу Zeeman.mcd, имеющуюся на компьютерах в практикуме.

Разность длин волн, соответствующих двум кольцам в m-ом порядке интерференционной картины:

 - область свободной дисперсии интерферометра Фабри-Перо

 - длина волны линии Cd 6438 Å,  мм.

Библиографический список

1.  Оптика и атомная физика / Под ред. Солоухина. 1976.

2.  Тарасов К. И. Спектральные приборы. Л.: Машиностроение, 1968.

3.  Шпольский Э. В. Атомная физика. М.: Наука, 1980. Т. 2.