Atom- und Kernphysik
Atomhülle P6.2.8 Optisches Pumpen (anomaler Zeeman-Effekt) P6.2.8.1 Optisches Pumpen: Beobachtung des Pumpsignals P6.2.8.2 Optisches Pumpen: Messen und Beobachten der Zeeman-Übergänge in den Grundzuständen von Rb-87 mit s+und s--Pumplicht P6.2.8.3 Optisches Pumpen: Messen und Beobachten der Zeeman-Übergänge in den Grundzuständen von Rb-85 mit s+und s--Pumplicht P6.2.8.4 Optisches Pumpen: Messen und Beobachten der Zeeman-Übergänge im Grundzustand von Rb-87 in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B P6.2.8.5 Optisches Pumpen: Messen und Beobachten der Zeeman-Übergänge im Grundzustand von Rb-85 in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte B P6.2.8.6 Optisches Pumpen: Messen und Beobachten von Zweiquanten-Übergängen
Optisches Pumpen: Messen und Beobachten der Zeeman-Übergänge in den Grundzuständen von Rb-87 mit s+- und s--Pumplicht (P6.2.8.2)
Kat.-Nr.
Bezeichnung
P6.2.8.1
P6.2.8.2-6
Die beiden Hyperfeinzustände des Grundzustandes eines Alkaliatoms mit den Gesamtdrehimpulsen
558 823
Rubidium-Hochfrequenz-Leuchte
1
1
558 826
Helmholtz-Spulen auf Reiter
1
1
558 833
Absorptionskammer mit Rb-Zelle
1
1
558 835
Silizium-Photodetektor
1
1
558 836
I/U-Konverter zum Silizium-Photodetektor
1
1
530 88
Steckernetzgerät (Netzteil), 230 V/9,2 V DC
1
1
558 814
Betriebsgerät zum Optischen Pumpen
1
1
521 45
DC Netzgerät, 0 ... +/-15 V
1
1
g JµB − gIµK ⋅B ∆E ∆E: Hyperfeinstrukturabstand I: Kernspin, mF : magnetische Quantenzahl
501 02
HF-Kabel, 1 m
2
3
µB : Bohrsches Magneton, µK : Kernmagneton
575 294
Digitales Speicheroszilloskop 507
1
1
531 282
Multimeter Metrahit Pro
1
1
504 48
Wechselschalter (Umschalter)
1
1
468 000
Linienfilter, 795 nm
1
1
472 410
Polarisationsfilter für Rot-Strahlung
1
1
472 611
Viertel-Wellenlängen-Platte, 200 nm, auf Messing-Stiel
1
1
460 021
Linse in Fassung f = +50 mm, auf MS-Stiel
1
1
460 031
Linse in Fassung f = +100 mm, auf MS-Stiel
1
1
460 32
Optische Bank mit Normalprofil, 1 m
1
1
460 370
Optikreiter 60/34
6
6
460 374
Optikreiter 90/50
1
1
666 7681
Umwälzthermostat SC 100-S5P
1
1
688 115
Silikonschlauch 6 x 2 mm, 5,0 m
1
1
501 28
Experimentierkabel, 50 cm, schwarz
4
4
501 38
Experimentierkabel, 200 cm, schwarz
2
2
675 3410
Wasser, rein, 5 l
2
2
522 551
Funktionsgenerator, 12 MHz
1
501 022
HF-Kabel, 2 m
1
1 1 F+ = I + , F− = I − 2 2 spalten in einem Magnetfeld B in 2F± + 1 Zeeman-Niveaus auf, deren Energie durch die Breit-Rabi-Formel E=
4mF −∆E ∆E + µK gImF ± 1+ ξ + ξ2 2 ( 2I + 1) 2 2I + 1
mit ξ =
g J : Hüllen-g-Faktor, gI: Kern-g-Faktor beschrieben wird. Übergänge zwischen den Zeeman-Niveaus sind mit einer auf A. Kastler zurückgehenden Methode beobachtbar: Durch Einstrahlung von rechts- oder linkszirkularem Licht parallel zum Magnetfeld wird eine von der thermischen Gleichgewichtsbesetzung abweichende Besetzung der Zeeman- Niveaus erzielt, d. h. es wird optisch gepumpt, und durch HF-Einstrahlung werden Übergänge zwischen den Zeeman-Niveaus erzwungen. Die Änderung der Gleichgewichtsbesetzung beim Wechsel zwischen rechts- und linkszirkularem Pumplicht wird im Versuch P6.2.8.1 nachgewiesen. Im Versuch P6.2.8.2 und P6.2.8.3 misst man die Zeeman-Übergänge in den Grundzuständen der Isotope Rb-87 und Rb-85 und bestimmt den Kernspin I der Isotope aus der Zahl der beobachteten Übergänge. Die Zuordnung der beobachteten Übergänge erfolgt durch Vergleich mit der Breit-Rabi-Formel. In den Versuchen P6.2.8.4 und P6.2.8.5 werden die gemessenen Übergangsfrequenzen zu einer Präzisionsbestimmung des Magnetfeldes B in Abhängigkeit vom Magnetstrom I genutzt. Aus den Messdaten erhält man die Kern-g-Faktoren g I. Im Versuch P6.2.8.6 werden bei hoher Feldstärke des eingestrahlten HF-Feldes Zwei-Quanten-Übergänge induziert und beobachtet.
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