Как уже отмечалось в теоретическом введении, зеемановское расщепление спектральных линий очень мало, поэтому изучение этого явления можно проводить только на спектральном приборе высокой разрешающей силы. В нашей работе для этой цели используется интерферометр Фабри-Перо.
Интерферометр Фабри-Перо представляет собой плоскопараллельную стеклянную или кварцевую пластину (или пару таких пластин с воздушным промежутком между ними), обе поверхности которой плоские с точностью до 0,01 и покрыты высокоотражающим слоем. Луч, попадающий в такую пластину, испытывает многократное отражение. Вышедшие лучи когерентны и в фокальной плоскости собирающей линзы (зрительной трубы) дают интерференционную картину в виде системы концентрических колец (полосы равного наклона). Чем больше число интерферирующих лучей, т.е. выше коэффициент отражения отражающих слоев, тем уже и резче интерференционные максимумы. Рассмотрим
этот вопрос более детально. При падении плоской волны на плоскопараллельную пластину (интерферометр Фабри-Перо, рис.2) условием максимума для интенсивности прошедшей волны (и одновременно условием минимума для отраженной волны) является
2d n cos i' = m , (8)
(*)
где d - толщина пластины, n - показатель преломления, длина волны излучения в вакууме, m - порядок интерференции, i' угол падения волны в пластине, связанный с углом падения i в вакууме законом преломления
sin i = n sin i' (9)
Рис. 2
Положение максимума зависит от длины волны . Если коэффициент отражения волны от поверхности пластины близок к единице, угловая ширина максимумов весьма мала, что позволяет использовать пластину в качестве спектрального прибора. В дальнейшем все углы считаем малыми.
Угловое расстояние между максимумами соседних порядков (значения m различаются на единицу) находим дифференцированием условия максимума
2d sini = п (10)
При изменении длины волны на максимум сместится на угол , который также находится дифференцированием условия максимума
2d sini i = m n (11)
Совместно с условием максимума, полагая cos i '= 1, находим
= ( i/ ) ( 2/ 2dn) . (12)
Рис. 3-а Рис. 3-б
При падении на пластину рассеянного света, в фокальной плоскости линзы, помещенной после пластины (рис.3-а), интерференционные максимумы разных порядков будут иметь вид колец, радиусы r которых определяются соответствующими значениями угла i.
Поскольку выходная щель спектрографа выделяет из этой картины узкий вертикальный пучок, то вместо колец при наблюдении через окуляр-микрометр будут видны вертикальные столбики, разделенные на ряд интерференционных полос в виде дуг, «вырезанных» из этих колец. Эти полосы соответствуют различным порядкам интерференции (поз.1 на рис.3-б). При расщеплении спектральных линий в магнитном поле каждая интерференционная полоса расщепляется на три компоненты - это и есть нормальный эффект Зеемана. Для малых углов, как это видно на рис.3-а, значение r/ , т.е. отношение расстояния между компонентами к расстоянию между максимумами соседних порядков, равно отношению соответствующих углов i/ . Это отношение и измеряется в эксперименте.
ЭКСПЕРИМЕНТ
|