지만효과 세미나

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실험 목적
정상 Zeeman Effect가 나타나는 원인에 대해 알아보고, 실험을 통해서 정상 Zeeman Effect라 일컬어지는 Spectral line의 분리를 Fabry-Perot interferometer를 사용해 확인해보고, Bohr’s magneton값을 계산한다.
Zeeman Effect란?
일정 수준이상의 자기장하에 걸려있는 나트륨의 Spectral line이 확장한다는 사실을 관찰(1896년).
하나여야만 하는 Spectral line이 여러가지로 갈라지는 현상을 Zeeman Effect라 함.
Pieter Zeeman(1865~1943, 네덜란드)
Zeeman Effect의 구분
Zeeman Effect는 자기장의 세기에 따라서 구분 지을 수 있다.
1. 강한 자기장
-> 정상 Zeeman Effect
2. 중간 크기의 자기장
-> Paschen-Back Effect
3. 약한 자기장
-> 비정상 Zeeman Effect
정상 Zeeman Effect(1)
정상 Zeeman Effect(2)
Pashen-Back Effect
자기장의 강도는 여전히 크고, 스핀-궤도의 상호작용이 존재하는 경우
자기장이 매우 강할 경우 Zeeman Effect는 더 이상 선형적이지 않음. 매우 강한 자기장에서는 L-S 결합이 파괴되어 자기장이 약할 때와는 다른 모습을 보임
비정상 Zeeman Effect
정상 Zeeman Effect가 한 Spectral 선이 3개의 선으로 분리되는 현상을 말한다.
하지만 실제로는 3개보다 더 많은 수로 분리되거나 그 간격이 예측된 값과 달라지는 현상을 보이는데 이러한 현상을 비정상(이상) Zeeman Effect라고 불렀다.
이러한 현상은 대개 약한 자기장을 주었을 때 자주 발견되었다. Zeeman이 Zeeman Effect를 발견했을 당시에는 이것을 설명하지 못하였다.
Fabry-Perot interferometer(1)
δ = BC + CK
CK = BC cos 2θ
BC cos θ = t
δ = BCK =BC(1 + cos 2θ)
=2 BC cos² θ
=2 t cos θ
nλ = 2 t cos θ
nλ = 2 μt cos θ
Fabry-Perot interferometer(2)
실험 계산 값 유도식(1)
실험 계산 값 유도식(2)

참고 자료

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