Задача 15. Атом в магнитном поле. Эффект Зеемана. (1121307), страница 2
Текст из файла (страница 2)
3 Вид спектра цинка (Н=0).1 - красная линия,2 - синий триплет.3 - спектрограф и интерферометр не соосны .3. Порядок подготовки к выполнению работы.Литература.1. Шпольский Э.В. Атомная физика. -М.: Наука, 1984,т. II, с. 308-315.Во время подготовки к выполнению работы (доначала работы в практикуме) следует: рассчитатьчисло компонент расщепления и ∆k (см-1) длякрасной линии (1D2→1P1) и каждой из линий голубого триплета (3S1→3P0, 3S1→3P1, 3S1→3P2), определить состояние поляризации каждой из зеемановских компонент (указать π- и σ- компоненты). Следует также нарисовать и объяснить видспектра цинка в фокальной плоскости спектрографапри Н и Н ⊥.
Эти данные должны быть внесены втетрадь.Можно воспользоваться для справок книгойС.Э.Фриша [3], где на стр. 345 приведена своднаятаблица различных случаев зеемановского расщепления.2. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовуюфизику. -М.: Наука, 1988, гл. VII, гл. VI, пп. 30, 33.14153. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов.
-М.: Физматгиз, 1963, с. 334-346.4. Толанский С. Спектроскопия высокой разрешающей силы. -М.: ИЛ, с. 154-164.РУКОВОДСТВО ПО РАБОТЕ С ПЗС-ЛИНЕЙКОЙНА ЗАДАЧЕ «ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА»(Версия DOS).На экране появится выпадающее вниз вертикальное подменю, состоящее из команд данного раздела. Выполнение команд производится аналогично.1.
С помощью конденсора (15) сфокусировать изображение источника на входную щель спектрографа.Рассмотреть в лупу красную линию и линии голубоготриплета. Закрепить ПЗС-линейку на спектрографе.Порядок работы.2. Включить компьютер и монитор (имя пользователя ATPS).Порядок входа в программу через Windows:Практикум → Эффект Зеемана. Перед Вами появитсяэкран оболочки, позволяющий войти в любую частьпрограммы. Прежде всего следует вписать в рабочееокно свою фамилию и группу.
После нажатия клавиши«Да» Ваши данные появятся в нижней части экрана.Работа начинается с команды «Записать» сподтверждением, которая запускает программу ПЗСлинейки.4. Выбрать раздел ОПЦИИ. В появившемся подменю пометить пункты• Циклический запуск• Автоматическая шкала Y• Учет темнового фонаОтмеченному пункту соответствует галочка всоответствующей строке подменю.ОТ ОДНОЙ КОМАНДЫ К ДРУГОЙ СЛЕДУЕТ ПЕРЕХОДИТЬ ТОЛЬКО ПОСЛЕ ПОЯВЛЕНИЯ «МЫШКИ»НА ЭКРАНЕ (клавиша «Пробел» или «Esc»).5. Выбрать раздел ПАРАМЕТРЫ. В строке Тцикл(время цикла накопления спектра) установить, например, Тцикл ∼100 - 300 мсек, чтобы интенсивность непревышала 3000 за кадр.
В строке N эксп (число циклов накопления) целесообразно, для получения первоначальной картины спектра, установить N эксп = 1.6. Выбрать раздел СПЕКТРЫ. Перед Вами появитсяспектр, записанный последним или пустая страница.По оси абсцисс отложены номера каналов. Поокончании накопления ранее введенный спектр заменяется новым.6.1. В задаче «Эффект Зеемана» следует получитьна экране дисплея расщепление в магнитном полетрех линий цинка: двух линий синего триплета(3S1→3P1, 3S1→3P0) и красной линии (синглет1D2→1P1).
В начале работы следует в отсутствиемагнитного поля вывести в поле зрения линейки16173. В верхней части экрана возникнет рабочее полесо строкой, состоящей из разделов меню:опцииспектрысерияпараметрыоперациибуфервыходЧтобы выполнить команду меню, следует, подведястрелку мышки к названию раздела (чтобы название«загорелось»), нажать на левую кнопку мышки.поочередно все три линии спектра цинка. Делаетсяэто следующим образом.При введенных ранее параметрах (Тцикл и N) иоткрытой шторке дается команда «Ввести спектр»(п. меню «Спектры») и в процессе накопления сигнала МЕДЛЕННЫМ поворотом призмы линия выводится в поле зрения ПЗС-линейки. Интерферограмма при этом представляется на экране дисплея в виде ряда максимумов по обе стороны отцентра интерферограммы.
Далее следует закрытьвыходную щель спектрографа шторкой и дать команду «Ввести темновой фон», а затем, открывшторку, -команду «Ввести спектр» и с помощью ручек «Фокусировка» и «Поворот призмы» добитьсясимметричного и четкого изображения спектра наэкране (рис. 4). Записать положение барабана поворота призмы для этой линии.Те же действия повторить для остальных исследуемых линий спектра.ПРЕРЫВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ КЛАВИШЕЙ «ПРОБЕЛ.»ВСЕ ОПИСАННЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРОВОДЯТСЯПРИВКЛЮЧЕННОЙКОМАНДЕ«ВВЕСТИСПЕКТР».6.2.
Найти линию 1D2→1P1 (красную). Включить магнитное поле, дать ток i∼420 mA. Ввести темновойфон, затем «Ввести спектр». Линия расщепляетсяна три компоненты. Идентифицировать π- и σ- компоненты, показать преподавателю.Повернуть поляроид таким образом, чтобы интенсивность σ-компонент составляла примерно половину интенсивности π-компоненты. Четкой картины расщепления линий добиваются с помощью ручек «Фокусировка» и «Поворот призмы».18Изменить параметры: Т=300 - 500 ms, N=50 100. Режим накопления предназначен для увеличения отношения сигнал/шум при регистрациифлуктуирующих сигналов. При поканальном сложении спектров результирующий сигнал можетбыть представлен в виде:∑ ai = N a + ∑ δ ai .Здесь второй член представляет собой суммуслучайных ( знакопеременных ! ) флуктуаций истремится к нулю при увеличении количества измерений.Ввести темновой фон при этих параметрах, а затемдать команду «Ввести спектр» и сразу нажать наклавишу «Пробел», чтобы ограничить время измерений выбранным числом циклов.В пункте меню «Операции» дать команду«Сглаживание», и ввести число 5.
Получившаясякартина должна быть аналогична представленнойна рис.5.Участок спектра для получения более точныхданных следует выделить с помощью «лупы». «Лупа» приводится в действие таким образом: стрелка«мышки» помещается непосредственно на осиабсцисс. После нажатия левой клавиши появляетсябелая полоска, растягивается до нужного положения и фиксируется щелчком левой клавиши. Такможно вывести на экран любое число максимумов,вплоть до одного.ВЫШЕОПИСАННУЮ НАСТРОЙКУ СЛЕДУЕТПРОИЗВОДИТЬ ПРИ РАСТЯНУТОМ ИЗОБРАЖЕНИИ. Сохранить полученное изображение при H≠0в виде файла (см. п.
7).19По зеемановскому расщеплению красной линиибудет определяться величина напряженности магнитного поля.6.3. Аналогичным (п. 6.1,6.2) способом получитьинтерферограммы линий 3S1→3P1 и 3S1→3P0 в магнитном поле (рис. 5 и 6). Каждую полученную приH≠0 линию следует сохранить в виде файла (см.п.7).МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ВКЛЮЧАТЬ ТОЛЬКО ПОСЛЕ ВЫВОДА ИНТЕРФЕРОГРАММЫ ИСКОМОЙЛИНИИ НА ЭКРАН ДИСПЛЕЯ. СЛЕДУЕТ ВКЛЮЧИТЬ СЕТЕВОЙ ТУМБЛЕР ВЫПРЯМИТЕЛЯ, ДАТЬПРОГРЕТЬСЯ В ТЕЧЕНИЕ 10 МИН И ЛИШЬ ЗАТЕМ ВКЛЮЧАТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.8.
Дать команду «Выход». Перед Вами появляетсяпервый экран со списком записанных Вами файлов.Отметив маркером нужный файл, запустите программу обработки спектров. Задание см. ниже (стр.20).РУКОВОДСТВО ПО РАБОТЕ С ПЗС-ЛИНЕЙКОЙНА ЗАДАЧЕ «ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА»(ВерсияWINDOWS).1. С помощью конденсора сфокусировать изображение источника на входную щель спектрографа.
Рассмотреть в лупу красную линию и линии голубоготриплета. Закрепить ПЗС-линейку на спектрографе.7. Записать в память компьютера полученные наэкране данные можно следующим образом: в разделеменю СПЕКТРЫ выбрать команду «Сохранить страницу». Нажатие на кнопку «Выполнить» открывает окно для ввода имени файла по Вашему выбору. Дополнительно Вы можете ввести комментарий, который будет записан в файл вместе с позицией.Запишите все три линии цинка, прежде чемпереходить к программам обработки спектров.ЗАПОМНИТЕ ИМЕНА ВВЕДЕННЫХ ВАМИ ФАЙЛОВ ИИХ СООТВЕТСТВИЕ ЛИНИЯМ СПЕКТРА ЦИНКА,ИНАЧЕ ВЫ МОЖЕТЕ СДЕЛАТЬ ОШИБКУ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТА.N.B. После записи каждого файла снять высокое напряжение, не выключая питания выпрямителя и настроить прибор на следующую линию.
Толькопосле этого снова включать высокое напряжение.СЛЕДИТЕ ЗА ПОСТОЯНСТВОМ ТОКА МАГНИТА!Порядок входа в программу через Windows:Практикум → Эффект Зеемана. Перед Вами появитсяэкран оболочки, позволяющий войти в любую частьпрограммы. Прежде всего, следует вписать в рабочееокно свою фамилию и группу. После нажатия клавиши«Да» Ваши данные появятся в нижней части экрана.Работа начинается с команды «Записать» сподтверждением, которая запускает программу ПЗСлинейки.Программа сделана в системе Windows-95, где, какобычно, в верхнейчасти экрана расположены названия опций главногоменю программы и кнопки быстрого доступа(см.
ниже).20212. Включить компьютер и монитор (имя пользователяATPS).Порядок работы с программой.Вначале работа проводится в отсутствие магнитного поля.1. Параметры. В появившемся окне установитьвремя цикла накопления сигнала Т = 100- 500 мсек.Время цикла подбирается таким образом, чтобы интенсивность сигнала не превышала 3000 за кадр. Встроке N=......(число циклов накопления ) целесообразно, для получения первоначальной картины спектра, установить N = 1.2.
Активизировать п. меню «Циклический запуск»-загорается кнопкаМожно эту же операциюзапустить, подведя стрелку мышки непосредственно куказанной кнопке и нажав левую клавишу мышки.3. Темновой ток. В появившемся меню активизировать строку «Ввести темновой ток», предварительно закрыв шторкой выходное отверстие спектрографа. Активизировать также «Вычитать темновой ток».При этом загорается кнопка F .То же можно сделатьс помощью мышки, наведенной на эту кнопку.4. Файл. В меню активизировать строку «Ввестиспектр с линейки», нажать кнопку “Старт” и в процессенакопления сигнала МЕДЛЕННЫМ поворотом призмывывести искомую линию в поле зрения ПЗС-линейки.При этом, чтобы по оси абсцисс были отложены номера каналов, следует выключить кнопку L .
Болееподробно см 6.1.Включение магнитного поля приводит к расщеплению спектральных линий. При включенной автоматической настройке масштаба по оси X ( A )расщепление наблюдается с трудом. Для выведения более четкой картины на экран следует с помощьюстрелок (правая верхняя часть экрана) растянуть полученный спектр по оси X (при этом автоматическая22установка оси А должна быть выключена). Полученное изображение спектра выводится в поле зрениядисплея с помощью горизонтальной полосы прокрутки, расположенной в верхней части экрана.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
