来自迷人的原子和量子物理世界的一个高度多功能实验，涵盖以下主题：

1. 正常塞曼效应
2. 反常塞曼效应
3. 超精细结构分裂
4. 法布里-珀罗干涉仪
5. 玻尔磁子的测定

本实验使用红色（λ = 643.8 nm）和绿松石色（λ = 480 nm）的镉谱线，研究正常和反常塞曼效应。实验中的两个标准具针对两个波长进行了优化，以获得具有超高分辨率的图像。在反常塞曼效应的情况下，可分辨出小于2皮米的谱线位移。此外，绿松石色镉谱线的超精细结构分裂也清晰可见。塞曼效应在相对于外部可变磁场的横向（垂直）和纵向（平行）构型中进行研究。

通过对法布里-珀罗标准具的理论介绍，还可以在本实验中实验确定玻尔磁子的数值。

正常塞曼效应

使用红色镉谱线（λ = 643.8 nm）研究正常塞曼效应。电磁铁极靴中的阶梯孔便于实现纵向配置。当来自镉灯的光通过法布里-珀罗标准具时，形成干涉环，依据外部磁场的方向，这些干涉环会分裂为双峰或三峰。利用偏振滤光片和四分之一波片分析谱线的线偏振或圆偏振。

干涉环的分裂通过显微镜摄像头记录。聚焦透镜上的红色滤光片增强了分析镉谱线的对比度和景深。配套的摄像头软件（适用于Windows）允许对实时图像进行定性观察，并通过截图进行定量分析。实验安装在稳固的光学精密导轨上。

反常塞曼效应

为研究反常塞曼效应，需要对正常塞曼效应的装置进行轻微修改。将标准具替换为第二个标准具，红色滤光片更换为窄带带通干涉滤光片（FWHM = 10 nm）。通过该装置，可以观察绿松石色镉谱线（λ = 480.0 nm）。利用法布里-珀罗标准具，高分辨率地观察到绿松石色镉谱线在磁场中分裂为四条（纵向）或六条（横向）谱线。利用偏振滤光片和四分之一波片分析谱线的线偏振或圆偏振。

超精细结构分裂

在反常塞曼效应的装置中，480 nm镉谱线的超精细结构分裂也变得可见。除了114Cd（核自旋=0）外，镉灯还包含同位素111Cd和113Cd，二者均具有核自旋1/2。核自旋与电子之间的相互作用导致了超精细结构分裂，在实验中表现为在480 nm谱线旁最多出现三个额外的谱线。

法布里-珀罗干涉仪和玻尔磁子的测定

法布里-珀罗干涉仪是由两个部分透明且具有高反射率的平行平面镜组成的光学腔。镜子包围着一个光学介质。当镜子的距离固定时，该装置也被称为法布里-珀罗标准具。由于多光束干涉，标准具具有非常高的分辨力。

本部分实验与正常塞曼效应的装置相同。通过对法布里-珀罗标准具的理论介绍和对干涉环的研究，可以实验确定玻尔磁子的数值。