Anomaler Zeeman-Effekt und Hyperfeinstruktur

In diesem Video geht es um den Zeeman-Effekt, also die Aufspaltung von Spektrallinien durch ein Magnetfeld. Im Versuch betrachten wir den anomalen Zeeman-Effekt an der türkisen Cadmium-Linie bei einer Wellenlänge von 480,0 nm bzw. einer Frequenz von 624,6 THz. Der zugehörige Übergang findet zwischen einem festgelegtem oberem und unterem Niveau statt. Beide Niveaus besitzen einen Gesamtspin von 1, so dass hier der anomale Zeeman-Effekt gezeigt werden kann. Im Versuch können sechs Linien betrachtet werden: Die linear polarisierten Linien (die sogenannten π-Linien) und die Linien, die eine einander entgegengesetzte zirkulare Polarisation aufweisen (die sogenannten σ-Linien). Die Frequenzaufspaltung wird mit einem Fabry-Pérot-Etalon erzielt, das über die Vielstrahlinterferenz eine Auflösung von etwa 2,5 GHz erreicht. Zusätzlich zum anomalen Zeeman-Effekt lässt sich eine Hyperfeinstruktur beobachten. Da es sich bei der verwendeten Lampe nicht um eine isotopenreine Cadmium-114-Lampe handelt, befinden sich darin auch die Isotope Cadmium-111 und Cadmium-113 mit Kernspin 1/2. Mit diesem Kernspin wechselwirken die Elektronen, was zu theoretisch vier zusätzlichen Linien im Fall ohne äußere magnetische Flussdichte führt. Drei dieser Linien lassen sich beobachten, die vierte liegt nur 1,8 GHz von der Linie zu Cadmium-114 entfernt. Zur Beobachtung dieser Linie reicht die Auflösung des Aufbaus nicht aus.