TWP-W184型 法拉第效应塞曼效应综合实验仪

一、概述

光和一切微观物质一样，具有波粒二象性，当一束光通向在磁场作用下的具有磁矩的物质，从介质反射或者透射后，光的相位、频率、光强、传输方向和偏振状态等传输特性发生变化，这种现象叫做磁光效应。早在1845年，法拉第首先发现了磁光效应，这就是当平面偏振光通过沿光传输方向磁化的介质时，偏振面产生旋转的现象，后来人们将这一现象称为法拉第磁光效应。1876年，克尔又提出了另一种磁光效应——克尔效应，即当平面偏振光从磁化介质的表面反射时，偏振面也发生旋转的现象。1896年，塞曼发现，把光源置于磁场中，每条谱线分裂成几条谱线，这称为塞曼效应。这三种磁光效应中，研究最多和应用最广的是法拉第效应，而塞曼效应作为经典的近代物理实验，在物理教学中占有重要的地位。

法拉第效应塞曼效应综合实验仪，合理地将两种实验整合成一台多测量的实验教学仪器，并且塞曼效应实验可以选配直读式和电脑自动采集两种测量方法，这样就将经典的实验教学和现代化的测量手段相结合，通过比较使学生更深刻地理解实验内容。该仪器实验过程清晰、调节转换方便、数据稳定可靠，可以用于大中专院校设计性研究性实验和近代物理实验。

二、仪器简介

法拉第效应塞曼效应实验仪主要由实验主机、励磁电源、电磁铁、转台、光学导轨、激光器、起偏器、检偏器、探测器、会聚透镜（薄透镜）、干涉滤色片、F-P标准具、成像透镜（厚透镜）以及测微目镜组成，另外用户还可以选配CCD摄像系统、USB图象采集系统以及塞曼效应实验分析软件。实验装置如下图所示：

图1 法拉第效应塞曼效应综合实验仪实验装置

三、技术指标

1．工作环境

1）环境温度                  0℃-40℃

2）相对湿度                  不大于85%

3）供电电源                  AC 220V10V 50Hz

2．半导体激光器

1）波长                      650nm

2）输出功率                  <4mW

3）最小光斑直径              1mm(可调焦)

3．电磁铁

1）最大磁感应强度            1350mT左右（具体数值依仪器定）

2）励磁线圈升温              <30℃

3）空气隙宽度                约8mm

4）通光孔直径                3mm

5）磁头直径                  30mm

6）水平转台                  90度定位

4．励磁电源

1）输出最大稳压值            30V

2）输出最大稳流值            5A

5．磁场测量(毫特斯拉计)

1）测量范围                  0－1999mT

2) 测量分辨率                1mT

3）定标方法                  核磁共振法

6.低压汞灯

1）启辉电压                  1500V

2）灯管直径                  约6.5mm

3）额定功率                  3W

7．起偏器和检偏器

1）起偏器测角分辨率          1度

2）检偏器测角分辨率          1.9分（测微头移动0.01mm）

8．法布里－珀罗标准

1）通光口径                  40mm

2）中心间隔                  2mm（三脚调节）

3）反射率                    >95％

9．干涉滤光片

1）中心波长                  546.1nm

2）半带宽                    8nm

3）通光口径                  19mm

10．透镜

1）会聚透镜通光孔径（薄）    34mm

2）成像透镜通光孔径（厚）    30mm

3）成像透镜焦距              约157mm

11．读数显微镜

1）放大倍数                  20

2）目镜焦距                  12.6mm

3）工作距离                  62mm

4）视场直径                  9mm

5）目镜分划尺格植            1mm

6）目镜分划尺刻度数          6mm

7）测微鼓最小读数            0.01mm

12.CCD摄像头(选配件)

1）成像器件                  1/3＂SONY HAD CCD

2）有效像素                  752（H）×582（V）

3）水平解析度                570线

4）最低照度                  0.001Lux at F1.2

5）信噪比                    More than 48dB

6）电源                      DC 12V

13.USB接口外置图像采集盒（选配件）

1）接口标准                  USB2.0标准接口

2）采集方式                  单帧或者多帧

3）采集图像                  黑白/彩色图像

四、实验项目

1．用毫特斯拉计测量电磁铁磁头中心的磁感应强度，分析线性范围。

2．法拉第效应实验，消光法测量样品的费尔德常数。

3．掌握观测塞曼效应的方法，加深对原子磁矩及空间量子化等原子物理学概念的理解。

4．观察汞原子546.1nm谱线的分裂现象及它们偏振状态，计算电子荷质比。

5．学习法布里-珀罗标准具的调节方法。

6．学习CCD器件在光谱测量中的应用以及通过计算机自动处理光谱数据的实验方法。（其中CCD器件、图像采集系统及塞曼效应实验分析软件为选购件）。

五、注意事项

1．笔形汞灯工作时辐射出较强的253.7nm紫外线，实验时操作者请不要长时间直接观察汞灯灯光，如果需要，请佩戴防护眼镜。

2．为了保证笔形汞灯有良好的稳定性，在振荡直流电源上应用时，对其工作电流应该加以选择。另外将笔形汞灯管放入磁头间隙时，注意尽量不要使灯管触碰磁头。

3．汞灯起辉电压达到1000V以上，所以接通电源时注意不要触碰笔形汞灯的接插件和连接线，以免发生触电事故。

4．法布里-珀罗标准具等光学元件应避免沾染灰尘、污垢和油脂，还应该避免在潮湿、过冷、过热和酸碱性蒸汽环境中存放和使用。

5．光学零件的表面上如有灰尘可以用橡皮吹气球吹去。如表面有污渍可以用脱脂、清洁棉花球蘸酒精、乙醚混合液轻轻擦拭。

6．激光器不能够直射入眼睛，以免对人造成伤害。

7．光电探测器不能够超量程使用，尽量避免激光长时间直接入射。

8．仪器应存放在干燥、通风的清洁房间内，长时间不用时请加罩防护。