[发明专利]一种测量塞曼效应子谱线强度的方法

说明书

本发明提出了一种测量塞曼效应子谱线强度的方法，属于光谱测量技术领域，其具体方法步骤为打开光源，依次调节聚光镜、干涉滤光片、F‑P标准具、望远镜及可拍照手机拍照镜头的位置，使他们与光源同轴且设置光源位于聚光镜的焦点上；接通直流电磁铁的电源并增加外磁场使每一个干涉级次K的每一个分立圆环分裂为右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^‑1；用可拍照手机拍摄并用《画图板》进行强度提取。利用本发明的方法进行汞灯光谱线强度测量时，其测量成本低，测量结果准确，对数据的后续分析利用能够提供准确的参考价值。

技术领域

本发明属于光谱测量技术领域，具体涉及一种测量塞曼效应子谱线强度的方法。

背景技术

荷兰著名物理学家塞曼发现，当光源放在足够强的磁场中(约几千-几万高斯)，光谱线分裂为波长非常接近的几条偏振化子谱线且各分立的偏振化子谱线之间的间距相等，其间距的大小与外加磁场的强度成正比。这个发现对于量子力学的建立和发展作出了不可磨灭的贡献。1902年塞曼因这一发现与洛伦兹共同获得了当年的诺贝尔物理学奖，为了纪念塞曼的功绩，将此发现命名为塞曼效应。塞曼效应的物理学原理是由于原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩共同受外磁场的作用而产生的，即证实了原子具有磁矩和空间量子化。观测塞曼效应的分裂子谱线可以分析出原子能级的分裂情况，确定其量子数和朗德g因子，从而得到有关原子态的重要信息，对原子的进一步利用具有重要价值，所以塞曼效应是研究原子结构的重要途径之一。

目前对塞曼效应进行分析时，有的是分析人员利用摄谱仪、F-P标准具进行拍照观察或利用读数显微镜进行直接观察，这种人为观察的方法结果受人的主观因素影响较大，测量结果极不准确，无法给后续的分析利用提供准确的参考；有的是利用法布里-珀罗干涉仪并结合x-y函数记录仪进行分析记录，这种方法不仅仪器调节难度大，而且无法看到子谱线图像的全貌，导致记录结果不准确；有的是利用CCD(电荷耦合器件)进行图像处理，这种处理方法使用的仪器成本高，且操作时对操作人员的要求高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种测量塞曼效应子谱线强度的方法，这种装置构成简单、成本低，且操作过程简单、测量结果准确。其具体技术方案及方法过程如下：

一种测量塞曼效应子谱线强度的方法，包括以下步骤：

1)打开光源，依次调节聚光镜、干涉滤光片、F-P标准具、望远镜及可拍照手机拍照镜头的位置，使聚光镜、干涉滤光片、F-P标准具、望远镜及可拍照手机的拍照镜头与光源同轴且设置光源位于聚光镜的焦点上；调节光路中各部件使外磁场时各干涉级次K的各分立圆环清晰；

2)接通直流电磁铁的电源，缓慢增大激磁电流，增强磁场使外磁场时各干涉级次K的每一个分立圆环分裂为右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^-1；

3)用可拍照手机拍摄分裂后的右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^-1的干涉圆环图片；

4)用《画图板》软件打开步骤3)拍摄的干涉圆环图片，利用《画图板》软件的《颜色选取器》和《编辑颜色》工具测量出各干涉级次K的右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^-1对应的干涉圆环的强度值；

5)重复步骤4)多次，计算各干涉级次K的右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^-1对应的干涉圆环强度的平均值。

进一步限定，所述步骤4)具体为：

(4.1)用《画图板》软件打开步骤3)拍摄的干涉圆环图片，确定各干涉级次右旋光σ⁺¹、π成分光和左旋光σ^-1的圆心；