論文の概要: Low-cost demonstration of the Zeeman effect: From qualitative observation to quantitative experiments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.15142v1
- Date: Tue, 27 Aug 2024 15:31:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 13:13:36.211369
- Title: Low-cost demonstration of the Zeeman effect: From qualitative observation to quantitative experiments
- Title（参考訳）: ゼーマン効果の低コスト実証:定性的観察から定量的実験へ
- Authors: Shao-Han Qin, Yu-Han Ma,
- Abstract要約: 基本的な量子現象であるゼーマン効果は、磁場と原子系の相互作用を示す。
ここでは、ゼーマン効果を直接視覚的に観察できる低コストな実験について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.05115559623386962
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The Zeeman effect, a fundamental quantum phenomenon, demonstrates the interaction between magnetic fields and atomic systems. While precise spectroscopic measurements of this effect have advanced significantly, there remains a lack of simple, visually accessible demonstrations for educational purposes. Here, we present a low-cost experiment that allows for direct visual observation of the Zeeman effect. Our setup involves a flame containing sodium (from table salt) placed in front of a sodium vapor lamp. When a magnetic field is applied to the flame, the shadow cast by the flame noticeably lightens, providing a clear, naked-eye demonstration of the Zeeman effect. Furthermore, we conduct two quantitative experiments using this setup, examining the effects of varying magnetic field strength and sodium concentration. This innovative approach not only enriches the experimental demonstration for teaching atomic physics at undergraduate and high school levels but also provides an open platform for students to explore the Zeeman effect through hands-on experience.
- Abstract（参考訳）: 基本的な量子現象であるゼーマン効果は、磁場と原子系の相互作用を示す。
この効果の精密な分光測定は著しく進歩しているが、教育目的のためのシンプルで視覚的にアクセス可能な実演は残っていない。
ここでは、ゼーマン効果を直接視覚的に観察できる低コストな実験について述べる。
私たちのセットアップでは、ナトリウム蒸気ランプの前に置かれるナトリウム(テーブル塩から)を含む炎が伴います。
炎に磁場を印加すると、炎によって放たれる影が顕著に明るくなり、ゼーマン効果の鮮明で裸眼で示される。
さらに, この装置を用いて2種類の定量的実験を行い, 磁場強度とナトリウム濃度の影響について検討した。
この革新的なアプローチは、学部・高校レベルで原子物理学を教えるための実験的なデモンストレーションを豊かにするだけでなく、学生が実体験を通じてゼーマン効果を探求するためのオープンなプラットフォームも提供する。
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