Zeeman-Effekt mit variablem Magnetsystem, CCD-Kamera und Messsoftware

Prinzip

Die als Zeeman-Effekt bezeichnete Aufspaltung der Spektrallinien von Atomen unter dem Einfluss eines Magnetfeldes kann an Cadmium-Linien (normaler Zeeman-Effekt l= 634,8 nm, rotes Licht; anomaler Zeeman-Effekt l= 508,6 nm, grünes Licht) demonstriert und ausgewertet werden. Die beteiligten Energieniveaus spalten im Magnetfeld in 2L + 1 Niveaus auf, sodass unter Berücksichtigung der Auswahlregeln neun strahlende Übergänge vorkommen, von denen allerdings im Falle des normalen Zeemaneffektes immer drei die gleiche Energie haben. Bei Beobachtung quer zur Feldrichtung (transversaler Effekt) sind zwei senkrecht und eine parallel zur Feldrichtung polarisierte Linien zu beobachten, während bei Beobachtung in Feldrichtung (longitudinaler Effekt) 2 zirkular polarisierte Linien beobachtet werden. Über die Bestimmung der Linienaufspaltung kann der Wert des Bohrschen Magnetons µB ermittelt werden. Mit Hilfeeines hochauflösenden Fabry-Perot-Interferometers (Auflösungsvermögen ca. 400000) sind die einzelnen Linien als sehr kontrastreiche Ringe zu beobachten.

Aufgaben

1. Mit dem Fabry-Perot-Interferometer und ein selbstgemachtes Teleskop die Aufspaltung der zentralen Linie in verschiedene Linien wird in Wellenzahlen in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte gemessen.
2. Auswertung eines Wertes für Bohr´s Magneton aus den Ergebnissen der Nummer 1.
3. Das Licht, dass in die Richtung des Magnetfeldes emittiert, wird qualitativ untersucht.

Lernziele

• Bohrs Atommodell
• Quantisierung der Energieniveaus
• Elektronen-Spin
• Bohr´s Magneton
• Interferenz elektromagnetischer Wellen
• Fabry-Perot-Interferometer

(Bitte beachten: Versuchsbeschreibung ist nur in englischer Sprache erhältlich)

Zu diesem Artikel gibt es folgende Literaturwerke

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