Analisis del efecto Zeeman

F3006 Fısica ModernaEstefany Tovar A01137230

Braulio Ramırez A01096234Abraham Prado A01213521Moises Moscoso A00806738

Bajo la supervision de Carlos ManuelHinojosa y Rodolfo Rodrıguez Y. Masegosa

Resultados principalesSe calcula la constante del magneton de Bohr por medio del efecto de

Zeeman usando una lampara de Cadmio y el interferometro deFabry-Perot. Se observa ademas la division de lıneas espectrales y se hacen

analisis con software apropiado

IntroduccionEl efecto Zeeman es la division de las lıneas del espectro central dentro de

un campo magnetico. El caso mas simple es la division en tres lıneas centralesllamado efecto Zeeman. El efecto Zeeman es estudiado usando una lamparaespectral de Cadmio. El cadmio es irradiado a diferentes flujos de densidadmagnetico y la division de lıneas de la lınea roja del Cadmio es analizado us-ando el interferometro Fabry-Perot. La evaluacion de resultados conduce alvalor preciso del magneton de Bohr.

Material• Lampara de Cadmio en tabla rotadora

• CCD-Camara de PC

• Interferometro Fabry-Perot

• Lentes de 50 y 300 mm

• Analizador y Polarizador

• Diafragma de iris

Calculo de la constante µBEl cambio de energıa se calcula con ∆E = µBB, donde ∆E en el experi-

mento es:

∆E = hc∆ν

2(1)

La constante del magneton de Bohr queda:

µB = hc∆ν

2B(2)

La separacion de numero de onda ∆ν se calcula como:

∆νab =〈δab〉2t〈∆〉

(3)

Donde t es el espaciamiento entre las placas del Fabry-Perot (0.28 ± 0.02 cm),

Calculo de ∆ν

Table 1: Calculo de la diferencia de numeros de onda

Componente Numero de anillo

1 2 3 4

ar21,a r22,a r23,a r24,a

∆2,1a ∆3,2

a ∆4,3a ∆5,4

a

δ1a,b δ2a,b δ3a,b δ4a,b

br21,b r22,b r23,b r24,b

∆2,1b ∆3,2

b ∆4,3b ∆5,4

b

Donde los valores promedio de ∆ y δ se calculan con:

∆ =1

4

2∑p=1

∆2p,2p−1a + ∆2p,2p−1

b (4)

δ =1

4

2∑p=1

δpa,b (5)

ArregloEl arreglo utilizado se muestra a continuacion:

• Se calibro el campo magnetico y se determino la relacion de corriente ycampo magnetico usando un sensor de Hall. Se confirmo que existe unarelacion lineal entre el campo magnetico y el voltaje aplicado.

• Se alinearon los componentes opticos, para verificar se encendio lalampara de Cadmio y se permitio a que la lampara se calentara, luegose apago la luz y se verifico colocando una hoja blanca si la luz pasabapor el centro de cada componente optico. Se coloca el polarizador conel fin de isolar las lıneas donde ∆m = 0 o ∆m = ±1 Alineacion de lasplacas del Fabry-Perot, las placas se hicieron paralelas de tal manera quese alcance la resolucion necesaria para observar el efecto de Zeeman.

• Se uso el metodo de reduccion de arreglo cuadratico para analizar losdatos de la lıneas espectrales.

EstimacionesLas graficas necesarias para medir la constante semuestran mas abajo. Cabe resaltar el compor-tamiento lineal del campo magnetico vs la corrienteque pasa por el solenoide.

Figure 1: Grafica de B vs ∆ν y de B vs I

Los anillos capturados por la pantalla se muestran acontinuacion:

Figure 2: Anillos con y sin efecto Zeeman

Bibliografıa[1] A. C. Melissinos and J. Napolitano, Experiments in Modern Physics,2nd Ed. Aca-

demic Press, New York, 2003.

[2] David Park, Introduction to the Quantum Theory, McGraw Hill, 1974.