塞曼效应的偏振解释

4、塞曼效应的偏振特性

（1）沿Z方向传播的电磁波（横波）的电场矢量必定在xy平面（横波特性），并可分解为：

?Ex?Acos?t ?E?Bcos(?t??)?y

当??0，电场矢量在某一方向做周期变化，为线偏振，又称平面偏振

当???2，A＝B时，合成的电场矢量的大小为常数，方向做周期性变化。矢量箭头绕圆周运动，此即圆偏振。

（2）定义右旋偏振和左旋偏振

定义：沿z轴逆光观察，电矢量顺时针转动，称为右旋（圆）偏振，反之称为左旋（圆）偏振。

圆偏振光具有角动量，且光的角动量方向与电矢量旋转方向成右手螺旋关系。

沿着Z方向对准光传播方向观察（逆着光传播方向）， 电矢量作顺时针转动，称为右旋偏振， 角动量方向与传播方向相反

光的传播方向Z向右 光的角动量方向L向左

沿着Z方向对准光传播方向观察（逆着光传播方向）， 电矢量作逆时针转动，称为左旋偏振， 角动量方向与传播方向相同

光的传播方向Z向右 光的角动量方向L向右

（3）塞曼效应

Δm?m2?m1?1 （以正常塞曼效应为例）

原子在磁场方向（Z方向）的角动量减少了1，原子和发出的光子作为一个整体，角动量必须守恒，因此，所发光子必定在磁场方向（Z方向）具有角动量。

//B，B指向观察者时，光的角动量方向与传播方向一致，看到??左旋偏振。

对于Δm?m2?m1??1，

原子在磁场方向（Z方向）的角动量增加了1，原子和发出的光子作为一个整体，角动量必须守恒，因此，所发光子必定在磁场相反的方向具有角动量。

//B，B指向观察者时，光的角动量方向与传播方向相反，看到??右旋偏振。

，只能看到Ey分量（横波特性），能观察到于B垂直的线偏振?成分。 ?B观察（如X方向）

（4）Δm?m2?m1?0

原子在磁场方向（Z方向）的角动量不变，但光子具有角动量。

原子发射光子时，为了保持角动量守恒，光子的角动量一定垂直于磁场。 与光相应的电矢量必定在yz平面（去光的角动量方向为X），可以有Ey，Ez分量。

但是，实际上，角动量在xy平面上所有的光子都满足Δm?0的条件，因此，平均效果使得Ey＝0。

于是，在//B，B指向观察者时，既观察不到Ey分量，也不会有Ez分量（横波特性），见不到与Δm?0相应的?成分。

?B观察，只能见到Ez分量，能观察到与磁场B平行的线偏振?成分。

注：电磁波的横波特性，沿X方向传播的光，电矢量不会在X方向。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/soa2.html