[其他]激光塞曼效应实验方法及装置

说明书

用普通内腔式Ｈｅ－Ｎｅ管作光源。用永久磁铁产生磁场，横、纵向磁场分别在０～１０００高斯、０～４００高斯范围内连续变化。将光源、磁极、光电接收元件、前置放大器、光学元件装在平台上，与激光电源、ｆ－ｖ变换器、数字显示器、稳压电源稳频器等装成一体，结构简单，使用方便。通过受激辐射的Ｎｅ原子激光谱线６３２８在磁场中偏振态的变化及不同偏振态之间拍频的变化能进行塞曼分裂及激光原理中模偏振态、模竞争、频率牵引、塞曼稳频调谐曲线等实验。

适用于高等院校理科、偏理工科或师范院校的近代物理实验。

现有的塞曼效应实验一般都是用7000～8000伏霓虹灯变压器点燃的水银灯作光源。Hg的原子能级分裂要在几千高斯的磁场作用下，才能看到能级分裂的现象，用激磁线圈产生几千～上万高斯的磁场，磁铁的体积大而笨重，还要用调压器等辅助设备。由于自发辐射荧光光源谱线光强较弱。整套系统调整不方便，偏振现象不直观，用肉眼观察很难分辨，照相又较麻烦，国内虽有用记录仪，扫描干涉仪记录偏振态的实验装置，但光源、磁场仍采用上述的装置，通过F-P标准具照相观察塞曼分裂现象。

为了解决上述问题，本发明提供了一种实验方法和装置，揭示原子物理中的塞曼分裂及激光原理中的模偏振态、模竞争、频率牵引、增益变窄、塞曼稳频调谐曲线等现象

本实验装置由普通内腔式He-Ne管（作光源），永久磁铁（产生磁场，通过改变磁极间距改变磁场强度），光电接收元件，前置放大器，光学元件，f-v变换器（频率-电压变换器），数字显示器，激光电源，稳频器等组成。

图1是激光塞曼效应实验机构原理图，

图2是Ne原子能级分裂图，图2a是Ne原子6328自发辐射谱线在磁场作用下的分裂情况，图2b横向磁场下的分裂情况，图2c是纵向磁场下的分裂情况，

图3是He-Ne激光器中Ne原子增益曲线在磁场中的分裂，

图3a是在横向磁场作用下Ne原子的增益曲线，

图3b是在纵向磁场作用下Ne原子的增益曲线，

图4是激光输出光强随磁场的变化情况，

图4a是横向磁场作用下光强随磁场的变化情况;图4b是纵向磁场作用下光强随磁场的变化情况，

图5是激光各纵模的偏振态，图5a是激光输出三个纵模的偏振态，图5b是激光输出二个纵模的偏振态，

图6是横向磁场作用下模崩溃现象，图6a是激光输出的二个纵模，图6b是崩溃为一个纵模的情况，

图7是横向磁场作用下模崩溃时的拍频调谐曲线，

图8是在某一纵向磁场作用下的拍频调谐曲线，

图9是在横、纵向磁场作用下的拍频信号变化情况，

图9a是在横向磁场作用下的拍频信号随磁场变化的情况，

图9b是在纵向磁场作用下的拍频信号随磁场变化的情况，

图10是横向塞曼效应实验装置示意图，

图11是纵向塞曼效应实验装置示意图，

图12是模偏振实验装置示意图，

图13是同时观察模偏振、模崩溃实验装置示意图，

图14是模崩溃实验装置示意图，

图15是拍频曲线实验装置示意图。

实施例：