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低成本塞曼效应演示:从定性观察到定量实验

物理教育 2026-05-19 v1 原子物理 仪器与探测器 光学 量子物理

摘要

塞曼效应是一种基本的量子现象,展示了磁场与原子系统之间的相互作用。尽管对该效应的精确光谱测量已取得显著进展,但在教育领域仍缺乏简单、直观的演示方法。在此,我们提出一种低成本实验,允许直接视觉观察塞曼效应。我们的装置包括一个含有钠(来自食盐)的火焰,置于钠蒸气灯前。当对火焰施加磁场时,火焰投射的阴影明显变亮,提供了塞曼效应的清晰裸眼演示。此外,我们利用该装置进行了两个定量实验,研究了不同磁场强度和钠浓度的影响。这种创新方法不仅丰富了大学和高中原子物理教学的实验演示,还为学生提供了一个通过动手实践探索塞曼效应的开放平台。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.15142,
  title  = {Low-cost demonstration of the Zeeman effect: From qualitative observation to quantitative experiments},
  author = {Shao-Han Qin and Yu-Han Ma},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.15142},
  year   = {2026}
}

备注

5 pages, 6 figures, Comments are welcome. This manuscript is intended for submission to American Journal of Physics