TWP-W184型 法拉第效應塞曼效應綜合實驗儀

一、概述

光和一切微觀物質一樣，具有波粒二象性，當一束光通向在磁場作用下的具有磁矩的物質，從介質反射或者透射後，光的相位、頻率、光強、傳輸方向和偏振狀態等傳輸特性發生變化，這種現象叫做磁光效應。早在1845年，法拉第首先發現了磁光效應，這就是當平麵偏振光通過沿光傳輸方向磁化的介質時，偏振麵產生旋轉的現象，後來人們將這一現象稱為法拉第磁光效應。1876年，克爾又提出了另一種磁光效應——克爾效應，即當平麵偏振光從磁化介質的表麵反射時，偏振麵也發生旋轉的現象。1896年，塞曼發現，把光源置於磁場中，每條譜線分裂成幾條譜線，這稱為塞曼效應。這三種磁光效應中，研究最多和應用最廣的是法拉第效應，而塞曼效應作為經典的近代物理實驗，在物理教學中占有重要的地位。

法拉第效應塞曼效應綜合實驗儀，合理地將兩種實驗整合成一台多測量的實驗教學儀器，並且塞曼效應實驗可以選配直讀式和電腦自動采集兩種測量方法，這樣就將經典的實驗教學和現代化的測量手段相結合，通過比較使學生更深刻地理解實驗內容。該儀器實驗過程清晰、調節轉換方便、數據穩定可靠，可以用於大中專院校設計性研究性實驗和近代物理實驗。

二、儀器簡介

法拉第效應塞曼效應實驗儀主要由實驗主機、勵磁電源、電磁鐵、轉台、光學導軌、激光器、起偏器、檢偏器、探測器、會聚透鏡（薄透鏡）、幹涉濾色片、F-P標準具、成像透鏡（厚透鏡）以及測微目鏡組成，另外用戶還可以選配CCD攝像係統、USB圖象采集係統以及塞曼效應實驗分析軟件。實驗裝置如下圖所示：

圖1 法拉第效應塞曼效應綜合實驗儀實驗裝置

三、技術指標

1．工作環境

1）環境溫度                  0℃-40℃

2）相對濕度                  不大於85%

3）供電電源                  AC 220V10V 50Hz

2．半導體激光器

1）波長                      650nm

2）輸出功率                  <4mW

3）最小光斑直徑              1mm(可調焦)

3．電磁鐵

1）最大磁感應強度            1350mT左右（具體數值依儀器定）

2）勵磁線圈升溫              <30℃

3）空氣隙寬度                約8mm

4）通光孔直徑                3mm

5）磁頭直徑                  30mm

6）水平轉台                  90度定位

4．勵磁電源

1）輸出最大穩壓值            30V

2）輸出最大穩流值            5A

5．磁場測量(毫特斯拉計)

1）測量範圍                  0－1999mT

2) 測量分辨率                1mT

3）定標方法                  核磁共振法

6.低壓汞燈

1）啟輝電壓                  1500V

2）燈管直徑                  約6.5mm

3）額定功率                  3W

7．起偏器和檢偏器

1）起偏器測角分辨率          1度

2）檢偏器測角分辨率          1.9分（測微頭移動0.01mm）

8．法布裏－珀羅標準

1）通光口徑                  40mm

2）中心間隔                  2mm（三腳調節）

3）反射率                    >95％

9．幹涉濾光片

1）中心波長                  546.1nm

2）半帶寬                    8nm

3）通光口徑                  19mm

10．透鏡

1）會聚透鏡通光孔徑（薄）    34mm

2）成像透鏡通光孔徑（厚）    30mm

3）成像透鏡焦距              約157mm

11．讀數顯微鏡

1）放大倍數                  20

2）目鏡焦距                  12.6mm

3）工作距離                  62mm

4）視場直徑                  9mm

5）目鏡分劃尺格植            1mm

6）目鏡分劃尺刻度數          6mm

7）測微鼓最小讀數            0.01mm

12.CCD攝像頭(選配件)

1）成像器件                  1/3＂SONY HAD CCD

2）有效像素                  752（H）×582（V）

3）水平解析度                570線

4）最低照度                  0.001Lux at F1.2

5）信噪比                    More than 48dB

6）電源                      DC 12V

13.USB接口外置圖像采集盒（選配件）

1）接口標準                  USB2.0標準接口

2）采集方式                  單幀或者多幀

3）采集圖像                  黑白/彩色圖像

四、實驗項目

1．用毫特斯拉計測量電磁鐵磁頭中心的磁感應強度，分析線性範圍。

2．法拉第效應實驗，消光法測量樣品的費爾德常數。

3．掌握觀測塞曼效應的方法，加深對原子磁矩及空間量子化等原子物理學概念的理解。

4．觀察汞原子546.1nm譜線的分裂現象及它們偏振狀態，計算電子荷質比。

5．學習法布裏-珀羅標準具的調節方法。

6．學習CCD器件在光譜測量中的應用以及通過計算機自動處理光譜數據的實驗方法。（其中CCD器件、圖像采集係統及塞曼效應實驗分析軟件為選購件）。

五、注意事項

1．筆形汞燈工作時輻射出較強的253.7nm紫外線，實驗時操作者請不要長時間直接觀察汞燈燈光，如果需要，請佩戴防護眼鏡。

2．為了保證筆形汞燈有良好的穩定性，在振蕩直流電源上應用時，對其工作電流應該加以選擇。另外將筆形汞燈管放入磁頭間隙時，注意盡量不要使燈管觸碰磁頭。

3．汞燈起輝電壓達到1000V以上，所以接通電源時注意不要觸碰筆形汞燈的接插件和連接線，以免發生觸電事故。

4．法布裏-珀羅標準具等光學元件應避免沾染灰塵、汙垢和油脂，還應該避免在潮濕、過冷、過熱和酸堿性蒸汽環境中存放和使用。

5．光學零件的表麵上如有灰塵可以用橡皮吹氣球吹去。如表麵有汙漬可以用脫脂、清潔棉花球蘸酒精、乙醚混合液輕輕擦拭。

6．激光器不能夠直射入眼睛，以免對人造成傷害。

7．光電探測器不能夠超量程使用，盡量避免激光長時間直接入射。

8．儀器應存放在幹燥、通風的清潔房間內，長時間不用時請加罩防護。