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塞曼(Pieter Zeeman,1865、5、25-1943、10、9)是荷兰著名实验物理学家。1885年进入莱顿大学在亨德里克·洛伦兹和海克·卡末林·昂内斯的指 导下学习物理,1893年取得博士学位。1896年塞曼发现了原子光谱在磁场中的分裂现象,随后,洛伦兹在理论上对这种现象进行了解释。二人因此被授予 1902年的诺贝尔物理学奖。 1865年8月,赛曼在用半径为10英寸的凹形罗兰光栅观察强磁场中钠火焰的光谱时,发现在垂直于磁场方向黄色 D线变宽。10月,他在平行于磁场方向同样观察到这种现象,另外,吸收光谱的情况与此类似。尔后赛曼使用了比钠D线更细的深绿色镉谱线,并把磁场从几千高 斯提高到几万高斯,还进一步提高了观测精度。证实了谱线不是单纯增宽,而是如洛伦兹所预言的分裂成两条或三条分线,且各分线是偏振的。这个现象后来称为 “塞曼效应”。 “塞曼效应”是探索原子内部精细结构和各种组成部分性质的有力工具,利用它可算出电子的磁矩,还可算出原子的角动量从而确定原 子的能级。它对泡利不相容原理的提出和电子自旋的发现均起过重大作用。它与量子力学原理是相符合的,成为量子力学的重要实验证明。为研究电子顺磁共振现象 和原子核性质(核能态、核磁矩等)提供了一种有效手段。“塞曼效应”还可用来测量等离子体的磁场,并可将它与磁探针法测得的结果相比较。在天文观测中,应 用塞曼效应可测量恒星表面的磁场。进一步的研究发现,很多原子的光谱在磁场中的分裂情况非常复杂,称为“反常塞曼效应”。完整解释塞曼效应需要用到量子力 学,电子的轨道磁矩和自旋磁矩耦合成总磁矩,并且空间取向是量子化的,磁场作用下的附加能量不同,引起能级分裂。在外磁场中,总自旋为零的原子表现出正常 塞曼效应,总自旋不为零的原子表现出反常塞曼效应。塞曼效应是继1845年“法拉第效应”和1875年“克尔效应”之后发现的第三个磁场对光有影响的实 例。
来自: 老庄. > 《专题 科学史上的今天》
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