Normaler Zeeman-Effekt

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 643,8 nm bzw. einer Frequenz von 465,6THz. Der zugehörige Übergang findet zwischen einem festgelegtem oberem und unterem Niveau statt. Beide Niveaus besitzen einen Gesamtspin von 0, so dass hier der normale Zeeman-Effekt gezeigt werden kann. Entsprechend sind bei beiden Niveaus jeweils der Gesamtdrehimpuls J und der Gesamtbahndrehimpuls L identisch. Für das obere Niveau gilt J = L = 2, für das untere Niveau gilt J = L = 1. Aufgrund des fehlenden Spins ist die Energieaufspaltung innerhalb der Niveaus beim Anlegen einer magnetischen Flussdichte identisch. Von den neun theoretisch möglichen Übergängen fallen jeweils drei energetisch zusammen, so dass insgesamt drei Linien beobachtet werden können: Die sogenannte π-Linie, also eine linear polarisierte Linie, die nur in der Richtung transversal zur magnetischen Flussdichte beobachtet werden kann. Und dann noch die sogenannten σ-Linien, die eine einander entgegengesetzte zirkulare Polarisation aufweisen. Diese Linien erscheinen in transversaler Beobachtungsrichtung linear polarisiert. Die zirkulare Polarisation kann in longitudinaler Beobachtungsrichtung festgestellt werden. Die Frequenzaufspaltung wird mit einem Fabry-Pérot-Etalon erzielt, das über die Vielstrahlinterferenz eine Auflösung von etwa 2,5 GHz erreicht.