Zeeman-Effekt mit Elektromagnet

Prinzip

Die als Zeeman-Effekt bezeichnete Aufspaltung der Spektrallinien von Atomen im Magnetfeld 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 im Falle des normalen Zeeman-Effektes 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) zwei zirkular polarisierte Linien beobachtet werden. Über die Bestimmung der Linienaufspaltung kann der Wert des Bohrschen Magnetons µB ermittelt werden. Mit Hilfe eines hochauflösenden Fabry-Perot-Interferometers (Auflösungsvermögen ca. 400000) sind die einzelnen Linien als sehr kontrastreiche Ringe zu beobachten.

Aufgaben

1. Mit dem Fabry-Perot-Interferometer wird die Aufspaltung der Energieniveaus in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte gemessen
2. Aus den Ergebnissen der Messung wird das Bohrsche Magneton berechnet
3. Das Licht, das in Richtung des Magnetfeldes emittiert wird, wird qualitativ untersucht (longitudinaler Zeeman-Effekt)

Lernziele

• Bohrsches Atommodell
• Quantisierung der Energieniveaus
• Elektronen-Spin
• Bohrsches Magneton
• Interferenz elektromagnetischer Wellen
• Fabry-Perot-Interferometer

 Software inclusive. Computer nicht Teil des Lieferumfangs.

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