适用于高等院校理科、偏理工科或师范院校的近代物理实验。 现有的塞曼效应实验一般都是用7000～8000伏霓虹灯变压器点燃的水银灯作光源。Hg的原子能级分裂要在几千高斯的磁场作用下，才能看到能级分裂的现象，用激磁线圈产生几千～上万高斯的磁场，磁铁的体积大而笨重，还要用调压器等辅助设备。由于自发辐射荧光光源谱线光强较弱。整套系统调整不方便，偏振现象不直观，用肉眼观察很难分辨，照相又较麻烦，国内虽有用记录仪，扫描干涉仪记录偏振态的实验装置，但光源、磁场仍采用上述的装置，通过F-P标准具照相观察塞曼分裂现象。
为了解决上述问题，本发明提供了一种实验方法和装置，揭示原子物理中的塞曼分裂及激光原理中的模偏振态、模竞争、频率牵引、塞曼稳频调谐曲线等现象。
本实验装置由普通内腔式He-Ne管（作光源），永久磁铁（产生磁场，通过改变磁极间距改变磁场强度），光电接收元件，前置放大器，光学元件，f-v变换器（频率-电压变换器），数字显示器，激光电源，稳频器等组成。
图1是激光塞曼效应实验机构原理图，
图2是Ne原子能级分裂图，图2a是Ne原子6328自发辐射谱线在磁场作用下的分裂情况，图2b横向磁场下的分裂情况，图2c是纵向磁场下的分裂情况，
图3是He-Ne激光器中Ne原子增益曲线在磁场中的分裂，
图3a是在横向磁场作用下Ne原子的增益曲线，
图3b是在纵向磁场作用下Ne原子的增益曲线，
图4是激光输出光强随磁场的变化情况，
图4a是横向磁场作用下光强随磁场的变化情况;图4b是纵向磁场作用下光强随磁场的变化情况，
图5是激光各纵模的偏振态，图5a是激光输出三个纵模的偏振态，图5b是激光输出二个纵模的偏振态，
图6是横向磁场作用下模崩溃现象，图6a是激光输出的二个纵模，图6b是崩溃为一个纵模的情况，
图7是横向磁场作用下模崩溃时的拍频调谐曲线，
图8是在某一纵向磁场作用下的拍频调谐曲线，
图9是在横、纵向磁场作用下地拍频信号变化情况，
图9a是在横向磁场作用下的拍频信号随磁场变化的情况，
图9b是在纵向磁场作用下的拍频信号随磁场变化的情况，
图10是横向塞曼效应实验装置示意图，
图11是纵向塞曼效应实验装置示意图，
图12是模偏振实验装置示意图，
图13是同时观察模偏振、模崩溃实验装置示意图，
图14是模崩溃实验装置示意图，
图15是拍频曲线实验装置示意图。
实施例：
1、1′为可更换的永久磁铁做成的磁极，它们分别固定在滑块3、3′上，4、4′为左右旋丝杠，通过螺纹与滑块3、3′连接，转动丝杠4′上的手轮5，使滑块3、3′在固定于底板23上的压条2、2′中滑动，使磁铁1、1′对称于激光管6的两边均匀连续地改变其间距（60～295mm）来改变磁场强度。横向磁场从40-600高斯变化，纵向磁场从30-400高斯变化（也可用电磁铁产生磁场），激光管6为可见6328内腔式He-Ne激光管，腔长L为180～300mm（也可用L＝150mm的单频管，但看不到单模崩溃现象）输出功率最好大于1mw。如用稳频内腔管，在激光管谐振腔反射镜上加上压电陶瓷用锯齿波发生器控制腔长，或者在激光管上绕上电阻丝，用加热方法控制腔长来观察光强随磁场变化，则效果更好。7为分光镜，将6328激光束分成两束，一束用于观察光强变化，一束用来观察模式变化。8为λ/4波片用来将左、右园偏振光变成线偏振光，9为可调分束角棱镜（型号为LSP-8A），可将两束互相垂直的偏振光检出。10、10′为激光光强探测器（也叫激光功率探测器），采用硅光电池，11、11′为光强显示器（也叫功率计指示表头），用指针式或数字式，以显示二垂直分量光强的变化，12为偏振片，用以观察激光模偏振态，13为扫描干涉仪头部，13′为扫描干涉仪的示波器，用来观察激光模式。激光尾光光束通过偏振片14（45°放置）将二垂直分量的拍频信号送入光电探测器15（光电三极管）经放大器16通过f-V变换器17变成电压信号送入记录仪21画出模崩溃时拍频调谐曲线。也可以从放大器16取出拍频信号输入示波器20显示出来，18为放大器和f-V变换器的电源±15v，19为激光管电源，22为稳频线路。
将可变磁场、光源、光学器件、激光功率计探头、放大器等安装在底板23上，将激光功率计表头、放大器及f-v变换器和稳压电源、激光电源、稳频线路等装在底板23的下面，就构成了一台完整的仪器，也可以将电子线路部分、光机部分分别做成一个机箱。
将本实验装置各部分加以不同的组合，可进行各种实验：
1.原子物理塞曼效应实验：
对于内腔式6328He-Ne激光器，各纵模的偏振态是不同的，相邻纵模偏振方向互相垂直。总的激光输出为随机椭园偏振光。在磁场作用下，Ne原子能级分裂的情况表示在图2上。在横向磁场作用下，Ne原子增益曲线分裂成三条（见图3a）加上谐振腔的作用，使6328He-Ne激光器输出互相垂直的两束偏振光，一个是π光，其电矢量平行于磁场，光强用Iπ表示，另一个是σ光，其电矢量垂直于磁场，光强用Iσ表示，随着横向磁场强度的增加，二偏振分量有如图4a所示的变化。当场强H较大时，Iπ达到饱和，Iσ趋于零，激光器只输出π分量的线偏振光，达到磁起偏的目的。在纵向磁场作用下，Ne原子增益曲线分裂成两条，见图3b，He-Ne激光器输出左右圆偏振光。光强随纵向磁场的变化如图4b所示。
1）横向塞曼效应实验：见图10，首先在滑块3、3′上装横向磁场永久磁铁1，1′。打开激光器电源，红色激光束通过可调分束角棱镜9分成两束互相垂直的偏振光，到达光电探测器10、10′后，由两个光强显示器11、11′显示，转动手轮5，二磁铁1、1′的间距从60～295mm变化，则磁场强度由40-600高斯变化（可以做成0-1000高斯）在光强显示器11、11′上可看到其中一个的指示数增加。另一个指示数下降，如每隔20高斯取一个点，则图4a所示的曲线即可画出。
2）纵向塞曼效应实验：见图11，取下横向磁场永久磁铁，换上纵向磁场永久磁铁，打开激光器电源，左、右圆偏振激光通过λ/4波片8和可调分束角棱镜9，变成互相垂直的线偏振光，分别到达光电探测器10、10′上，由光强显示器11、11′显示，转动手轮5改变纵向磁场强度，由30～400高斯变化，（可以做成0～400高斯）每隔30高斯取一个点，即可画出如图4b所示的光强变化曲线。
2.激光综合实验：
1）模偏振实验：见图12，去掉永久磁铁1、1′，使He-Ne激光束对准扫描干涉仪13，从示波器13′上可见到激光输出纵模情况。旋转偏振片12，可看到纵模个数发生变化，即反映出每个纵模的偏振态不同。
见图13，加上横向磁场，使磁场强度增加，直到磁起偏，通过偏振片可检出各纵模偏振方向相同。
2）模崩溃实验：见图14，调整二磁铁之间距，使磁场强度达到特征磁场强度H特，即塞曼分裂间隔近似等于模间隔时的磁场强度。对于腔长为250mm激光管，大约在300高斯左右。激光尾光通过偏振片14，光电探测器15，前置放大器16，到达示波器20，可测出几十～几百KHZ的拍频信号，同时，激光管输出端光束到达扫描干涉仪13，在示波器13′可见到2～3个纵模崩溃成一个纵模的现象。
当磁场强度H≠H特时，崩溃现象不明显，无拍频信号。从对这一现象的观察和解释中，可以加深对模竞争、频率牵引效应的理解。
3）画出横向磁场的拍频曲线：见图15，激光管尾光光束通过45°放置的偏振片14，对准光电探测器15，改变横向磁场，使其达到模崩溃的磁场（约300高斯左右）从示波器20上见到拍频信号，接通记录仪21，从示波器13′上观察到模在频率坐标上移动时，画出拍频调谐曲线，如图7所示。
如给出一基准信号△f′，通过伺服系统（22）控制腔长，使崩溃后的单模稳频在增益曲线的某一点上，则达到稳定激光频率的目的，使实验者理解横向塞曼稳频激光器的原理，也可做纵向塞曼稳频实验。
在磁场作用下，偏振光强的变化，单模崩溃区域、拍频曲线的斜率均与激光管谐振腔各向异性的大小，所充气体的比例、纯度、压力等有关，与磁场强度的大小有关。故可在此实验装置上测量激光管在这方面的性能。
3.按图15，改变横、纵向磁场强度，也可做出如图9所示的拍频随磁场变化（△f（H）-H）曲线，反映出：在横、纵向磁场作用下塞曼分裂间隔不同，拍频大小也不同。
本发明具有如下优点
1.用激光功率计接收二偏振态光强的变化，光强强，易观察，偏振现象清楚。
2.利用永久磁铁产生磁场，摇动手轮即可改变磁场强度，全套装置简单，重量轻，操作方便。
3.一机多用，能做“原子物理学”“量子力学”中的塞曼效应实验，与通用示波器、扫描干涉仪、记录仪配合，还能揭示激光各纵模的偏振态、模竞争、频率牵引、塞曼稳频用拍频曲线等现象。也是“激光原理”、“激光技术与器件”等课程的一个综合实验装置。同时还可作为测量He-Ne激光塞曼稳频管的模崩溃区域，拍频曲线斜率等特性的测试仪器。加上稳频线路即可作为稳频激光器使用。也可单独作为磁起偏激光器使用。