Zeemannıń normal effekti. Kadmiydiń qızıl sızıǵınıń ajıralıwınıń magnit maydanınıń shamasına ǵárezligin ólshew – Fabri-Pero etalonın paydalanatuǵın spektroskopiya Eksperimenttiń maqseti

Eskertiw: Gauss sistemasında Bor magnetonın jazǵanda ádette formulasın jazadı, al xalıq aralıq SI sistemasında bolsa ańlatpasına iye bolamız. Gauss sistemasındaǵı Bor magnetonınıń ańlatpasındaǵı c jaqtılıqtıń vakuumdaǵı tezligi bolıp tabıladı.
B sırtqı magnit maydanında magnit momenti

(3)

energiyasına iye boladı. Magnit maydanınıń baǵıtındaǵı múyeshlik momenttiń qurawshıları mınaday mánislerge iye boladı:

(4)

Bul formaladaǵı shaması mánislerin qabıl etedi.
Usı jaǵdayǵa baylanıslı múyeshlik momentine iye energiyanıń qáddi magnit maydanında 2J+1 dana bir birinen birdey qashıqlıqtaǵı qurawshılarǵa bólinedi. Olar bir birinen tek MJ shamasına ǵana parıqlanadı. Qońsılas MJ hám M(J+1) qurawshıları arasındaǵı energiyalıq interval

(5)

shamasına teń boladı.

1-súwret. Kadmiydegi energiya qáddileriniń magnit maydanınıń tásirinde bir neshe qurawshılarǵa ajıralıwı.

Biz Zeemannıń normal effektin kadmiydiń qızıl spektrallıq sızıǵınıń bir neshe sızıqlarǵa ajıralıwı boyınsha baqlay alamız ( Bul sızıq besinshi elektronlıq qabıqtıń elektronınıń ótiwi menen baylanıslı. qáddi magnit maydanında bes qurawshıǵa, al qáddi úsh qurawshıǵa ajıraladı. Qurawshılar arasındaǵı qashıqlıq (5)-formulanıń járdeminde esaplanadı. Bul qurawshılar arasındaǵı optikalıq ótiwler tek elektrlik dipollik nurlanıw túrinde júzege keliwi múmkin. Energiyalıq hallar ushın magnitlik kvantlıq sanlarına tómendegidey saylap alıw qaǵıydası orın aladı

	(σ qurawshısı ushın)	(6)
	(π qurawshısı ushın)

Demek, biz úsh spektrallıq sızıqtı baqlawımız kerek (1-súwret). π qurawshıları ornınan jıljımaydı, al σ qurawshıları jıljıǵan. Dáslepki jiyilikke salıstırǵandaǵı σ qurawshılarınıń jiyilikleriniń ózgerisin mına formulanıń járdeminde esaplaymız:

(7)

Bul formuladaǵı ∆E (5)-ańlatpanıń járdeminde esaplanadı.
Zeeman effekti spektroskopiyalıq jollar menen polyarizaciyalanǵan qurawshılardı bir birinen ajıratıwǵa múmkinshilik beredi. Biraq ajıralıwdı baqlaw ushın júdá joqarı ajırata alıwshılıq qábiletlikke iye spektrallıq apparat kerek boladı. Sebebi kadmiydiń qızıl sızıǵınıń eki qurawshısı magnit maydanınıń indukciyası B=1 T bolǵanda tek , yaǵnıy nm shamasına ǵana ajıraladı.
Eksperimentte Fabri-Pero etalonı paydalanıladı. Bul etalon shiyshe plastinka bolıp tabıladı, plastinkanıń eki beti (bul betler plastinkanıń optikalıq kósherine perpendikulyar) bir birine qatań túrde parallel hám sol betlerge túsken nurlardıń bir bólimin ótkiziwi hám bir bólimin shaǵılıstırıwı ushın puwlandırıw jolı menen alyuminiy otırǵızılǵan.
Optikalıq kósheri menen α múyeshin jasaytuǵın jaqtılıq dástesi etalonnıń betine kelip túsedi (2-súwret) hám onıń betinde hár bir shaǵılısıwda jaqtılıqtıń bir bólimi sırtqı shıǵadı. Alyuminiydiń otırǵızılıwınıń saldarınan jaqtılıqtıń sırtqa shıǵatuǵın bóliminiń intensivligi júdá kishi hám shaǵılısqan nurlar interferenciyaǵa ushıraydı. Etalonnıń arǵı tárepinde jaylasqan linzanıń járdeminde nurları obyektivtiń fokallıq tegisliginde fokuslanadı. Sol fokallıq tegislikte jaylasqan ekranda belgili bir tolqın uzınlıǵı λ ge teń tolqınlardıń koncentrlik interferenciyalıq súwreti payda boladı. Saqıynanıń aperturalıq múyeshiniń mánisi Fabri-Pero etalonındaǵı nurlardıń sınıw múyeshine teń boladı. α múyeshi menen shıǵatuǵın nurlar bir biri menen interferenciyaǵa ushıraydı (bunday jaǵdayda eki qońsılas nurlar ushın kogerentlik shárti orınlanadı, 4-súwretke qarańız). Nurlardıń júrisler ayırması Δ ushın mınaday ańlatpanı alamız:

Bul ańlatpada d arqalı etalonnıń qalıńlıǵı, n arqalı shiysheniń sınıw kórsetkishi, k arqalı interferenciyanıń tártibi belgilengen.

2-súwret. Fabri-Pero etalonı interferenciyalıq spektrometr sıpatında. α>0 bolǵan jaǵday ushın nurdıń traektoriyası kórsetilgen. Qońsılas eki nur arasındaǵı optikalıq ayırma shamasına teń.

Tolqın uzınlıǵınıń ózgerisi (dλ) apertura múyeshi bolǵan dα shamasınıń ózgerisi sıpatında qaraladı. Obyektivtiń fokuslıq aralıǵına baylanıslı apertura múyeshi R radiusına sáykes keledi hám dα múyeshiniń ózgerisi radiustıń dr shamaǵa ózgeriwine alıp keledi. Eger spektrallıq sızıq bir neshe qurawshıǵa iye bolsa hám olar arasındaǵı qashıqlıq r ge teń bolsa, onda hár bir interferenciyalıq sheńber radiallıq qashıqlıǵı r ge teń bolǵan bir neshe qurawshıǵa bólinedi. Sonlıqtan interferenciyalıq súwrette spektrdiń dubletlik sızıǵı dubletlik struktura hám spektrdiń tripletlik sızıǵı tripletlik struktura bolıp kórinedi.
Eksperimentte kadmiydiń qızıl sızıǵınıń magnit maydanı B dan ǵárezligi ólshenedi. Triplettiń qurawshıları arasındaǵı energetikalıq interval [(2)- hám (5)- ańlatpalarǵa qarańız]

(8)

shamasına teń. Bul formula elektronnıń salıstırmalı zaryadı bolǵan shamasın anıqlaw ushın paydalanıladı.
Kadmiydiń qızıl spektrallıq sızıǵınıń bir neshe qurawshılarǵa ajıralıwın (Zeeman qurawshılarına ajıralıwın) Fabri-Pero interferometriniń járdeminde alınǵan optikalıq saqıynalarınıń sisteması súwretlew linzasın paydalanıw jolı menen VideoCom CCD áspabınıń járdeminde sáwlelendiriledi (kameranıń linzasısız).




3-súwret.
Zeeman effektin kóldeneń konfiguraciyada baqlaw ushın arnalǵan eksperimentallıq dúzilistiń sxeması.
kadmiyli lampa bekitiwshi plastinka menen,
xomutlar,
polyusli nakonechnik,
jıynawshı linza, F=150 mm,
e) Fabri-Pero etalonı,
f) jıynawshı linza, F=150 mm (súwretti payda etetuǵın linza),
g) shtativtegi kesent beretuǵın signallardı óshiretuǵın filtr,
h) Videocom (regulirovkalaw ushın okulyardı paydalanǵan maqul).