Befinden sich die Atome eines Stoffes in einem äußeren homogenen Magnetfeld, so findet eine Wechselwirkung zwischen den magnetischen Momente ihrer Valenzelektronen und dem Feld statt. Die dabei auftretenden Energien sind gequantelt und führen zur diskreten Aufspaltung der atomaren Energieniveaus. Diese Erscheinung ist beobachtbar in der Aufspaltung einer zu einem Niveauübergang gehörenden Spektrallinie in ein Liniensystem mit charakteristischen Polarisationseigenschaften. Pieter Zeeman (1865 - 1943) gelang 1896 der experimentelle Nachweis dieses durch die Theorie bereits zuvor vermuteten Effektes.
Als normaler Zeeman-Effekt wird die Aufspaltung von Singulett-Niveaus im äußeren homogenen Magnetfeld bezeichnet. Eine Spektrallinie, die durch Übergang in einem Singulettsystem unter Einfluss eines äußeren homogenen Magnetfeldes entsteht, fächert je nach Beobachtungsrichtung (parallel oder vertikal zur Richtung des äußeren Magnetfeldes) zu einem Liniensystem aus zwei oder drei Komponenten mit jeweils charakteristischen Polarisationseigenschaften auf. Ein komplizierteres Liniensystem entsteht beim Übergang zwischen zwei Niveaus eines Systems höherer Multiplizität (M>1) durch Hinzutreten des Landé-Faktors. Die Aufspaltung der Energieniveaus mit nicht verschwindendem Spin wird als anomaler Zeeman-Effekt bezeichnet.
Im Versuch wird die optische Zeeman-Aufspaltung von Emissionslinien untersucht. Ein Weiß'scher Magnet erzeugt am Ort der Spektrallampe ein homogenes Magnetfeld. Zur Messung der Linienaufspaltung dient ein Fabry-Perot-Interferometer.
Labor Campus Golm
Raum 2.28.K.032
Experimentelle Aufgabenstellung: