암실4번(Zeeman Effect)예비보고서

소개글

카이스트 물리실험3 보고서입니다.

목차

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본문내용

(1) Normal Zeeman effect와 실험 원리
카드뮴 스펙트럼의 붉은 선(파장이 643.8nm)은 자기장 속에서 갈라진다. 장의 방향에서 관측하면 2개로 갈라지고, 수직한 방향에서 관측하면 3개로 갈라진다. 이 붉은 선은 5번째 전자 껍질의 두 전자 중 하나가 L=2의 준위에서 L=1의 준위로 떨어지는 것을 나타낸다. 총 스핀은 두 준위에서 둘 다 0이므로, 총 각운동량 J는 궤도 각운동량과 같다. 그 값은:
이에 해당하는 자기 쌍극자 모멘트는
(e: 전자의 전하량, m: 전자의 질량)
외부 자기장으로 인한 자기 쌍극자의 에너지 변화는 (자기장은 z 방향: )
궤도 각운동량의 양자화에 의해서
(M = +L, L-1, ... , -L : 자기 양자수)
따라서 에너지의 간격은
selection rule에서 이므로, 우리는 세 개의 스펙트럼 선을 보게 된다; 하나는 변하지 않은 것(), 둘은 이동한 것()이다. 파장의 변화는 Lummer-Gehrk 판으로 판별할 수 있다. 이 방법을 쓰면, 스펙트럼은 항상 몇 개의 간섭 level이 동시에 나타난 모습으로 측정된다. 하나의 선을 보는 대신, 전체의 선이 나타난다. 두 이웃한 간섭 level의 거리 는 파장이 에 해당된다. :

참고 자료

2010 봄학기 물리학 실험 3 매뉴얼
S. Gasiorowicz, Quantum Physics Sons, Inc.의 191~194쪽