【预习要求】 1.铷原子的能级结构如何？ 2.什么是光抽运？入射到铷原子上的光是什么偏振光？ 如何获得这种偏振光？ 3.什么是光泵磁共振？光泵磁共振满足什么条件？ 4.如何测定洳原子超精细结构塞曼子能级的朗德因子？ 5.如何测量地磁场的大小？ 中网万油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEDM
1．铷原子的能级结构如何？ 2．什么是光抽运?入射到铷原子上的光是什么偏振光？ 如何获得这种偏振光？ 3．什么是光泵磁共振？光泵磁共振满足什么条件？ 4．如何测定铷原子超精细结构塞曼子能级的朗德因子？ 5．如何测量地磁场的大小？ 【预习要求】
三、实验原理 (一)一铷原子基态和最低激发态 的能级及在磁场中的分裂 ①原子的总磁矩 ·电子轨道运动与自旋运动的耦合(LS耦合) 磁矩：4=8，P、4=8 8,=1+☑+)-L(L+1)+SS+1) 2jU+1) 玻尔磁子：= he 4πm =9.274009682×10-24JT-1 电子轨道运动与自 旋运动的耦合 油大学 CSIY OF PETROLEO
①原子的总磁矩 • 电子轨道运动与自旋运动的耦合（LS耦合） 电子轨道运动与自 旋运动的耦合 磁矩： ( 1) ( 1) ( 1) 1 2 ( 1) j j j L L S S g j j + − + + + = + + = 4 B he m p =9.274009682×10−24J·T −1 玻尔磁子： 三、实验原理（一）——铷原子基态和最低激发态 的能级及在磁场中的分裂 , 2 B j j j j j e g g j m = − = h P
·电子运动与核自旋运动的耦合（耦合） 对于核自旋量子数0的原子核，核自旋角动量P和核外电子的角动 量P将耦合成一个更大的角动量PF。 Pr=P+P 原子总磁矩为：4，=一82 e Pe:Hg=-EF2m eF F(F+1)+J(J+1)-I(I+1) 8F=8J 2F(F+1) F为原子总角动量量子数，F=+J,I+J一1，.，业一。由F量子数表征 的能级称为超精细结构能级。 中网石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEDM
• 电子运动与核自旋运动的耦合(JI耦合） 对于核自旋量子数I≠0的原子核，核自旋角动量PI和核外电子的角动 量PJ 将耦合成一个更大的角动量PF。 P P P F J I = + 原子总磁矩为： , 2 2 F F F F F e e e e g g F m m = − = − P 2 ( 1) ( 1) ( 1) ( 1) + + + + − + = F F F F J J I I g F gJ F为原子总角动量量子数，F=I+J，I+J－1，.，|I－J|。由F量子数表征 的能级称为超精细结构能级
②铷原子的超精细结构能级在磁场中的塞曼分裂 在有外静磁场B的情况下，总磁矩将与外场相互作用，使原子产生 附加的能量： E=-4e·B=8F2 ePe·B=8r2m e MghB=grMFHpB M是P在外磁场方向上分量的量子数，共有2F+1个值： ME=-F,-F+1,.,F-1,F 每一个超精细结构能级都将会产生塞曼分裂。 相邻塞曼子能级间的能量差为 △EM=8FsB 中网万油大学 HINA LNIVERSITY OP PETROLEOM
②铷原子的超精细结构能级在磁场中的塞曼分裂 在有外静磁场B的情况下，总磁矩将与外场相互作用，使原子产生 附加的能量： 2 2 F F F F F F F B e e e e E g g M B g M B m m = − = = = B P B h MF 是PF在外磁场方向上分量的量子数，共有2F＋1个值： MF ＝－F，－F＋１，.，F－１，F 每一个超精细结构能级都将会产生塞曼分裂。 EM gF B B F 相邻塞曼子能级间的能量差为 =