%\textbf{}
%% format latexg.
%\documentstyle [germanb,11pt,epsfig] {article}
%DIN A4 Style (lt. File DIN_A4.STY auf PC D.08.06a)
%% Orientierung zum PS-Ausdruck (A5 auf A4-quer)*
%\message{DIN-A5 <<<<, AP-Scripte, LaTeX}%
%\topmargin-2.750cm
%\textheight18.0cm
%\textwidth12.5cm
%\oddsidemargin-14mm \evensidemargin-14mm
%\special{landscape}
%\psdraft

\documentclass{article}
\usepackage{times}
\usepackage[latin1]{inputenc}
\usepackage{german}
\usepackage{multirow}
%\usepackage[dvips,xdvi]{graphicx} %\graphicspath{{./eps}{s_3/}}
\usepackage[pdftex]{rotating}

% Seitenmaße für DIN A5
\textheight19.0cm \textwidth12.0cm
\oddsidemargin25mm \evensidemargin25mm%


%% Orientierung zum PS-Ausdruck Hausdruckerei (A5 auf A4-portrait, links unten)
%\message{DIN-A5 <<<<, AP-Scripte, LaTeX >>> HAUSDRUCKEREI}%
\topmargin-2.750cm    % fuer links oben
\topmargin5.950cm    % fuer links unten
\textheight18.0cm \textwidth12.5cm
\oddsidemargin-14mm
\evensidemargin-14mm
%%%%%%%%%%\special{landscape}

% Seitenmaße für DIN A4 <<<<<<<<<<<
\textheight23cm \textwidth15.0cm \topmargin-1cm \oddsidemargin5mm
\evensidemargin5mm

\parindent0mm
\parskip1.5mm
%Text- und Bildanteile neu setzen
\setcounter{topnumber}{10}        %max. Anzahl der Bilder oben
\setcounter{bottomnumber}{10}     %max. Anzahl der Bilder unten
\setcounter{totalnumber}{10}      %max. Anzahl der Bilder
\renewcommand{\topfraction}{1}     %max Anteil ... oben
\renewcommand{\bottomfraction}{1}  %max Anteil ... unten4
\renewcommand{\textfraction}{0}    %mind. TextanteilQ
\renewcommand{\floatpagefraction}{0.9} %mind. Seitenanteil, ab dem neue Bildseite
%Verbot des Zeilenumbruchs an Absatzanfang und -ende
\clubpenalty=10000
\widowpenalty=10000
\renewcommand{\o}{\item}
\renewcommand{\phi}{\varphi}
\renewcommand{\theta}{\vartheta}
\renewcommand{\thesection}{\Roman{section}.}
\renewcommand{\thesubsection}{\arabic{subsection})}  % Theorieteil
\renewcommand{\thesubsubsection}{\alph{subsubsection})}  % Theorieteil
\renewcommand{\thefootnote}{\fnsymbol{footnote}} %Fussnotensymbole statt Ziffern
% eingekreiste Zahl
%\newcommand{\Ziffer}[1]{
%\unitlength0.04in
%\begin{picture}(3,3)(0,1.8)
%\put(3,3){\circle{5}}
%\put(3,3){\makebox(0,0){#1}}
%\end{picture} \
%neue Befehle
\newcommand{\mymtr}{~$\mu$m}
\newcommand{\mysec}{~$\mu$s}
\renewcommand{\d}{\partial}
\newcommand{\bitm}{\begin{itemize}}
\newcommand{\eitm}{\end{itemize}}
\newcommand{\RBX}{\rule{2mm}{4mm} \marginpar{\rule{2mm}{10mm}}}
\parindent0mm
\parskip1ex

\begin{document}
\begin{center}
%{\large BERGISCHE UNIVERSIT"AT WUPPERTAL\\} \vspace{2mm} {\Large
%\bf
%Physikalisches Praktikum f"ur Fortgeschrittene I\\
%\vspace{2mm}
%Versuch FPI-2: Zeeman-Effekt
%}\end{center}

{\LARGE\bf Anleitung zum Versuch}\\
~\\
{\LARGE\bf Analyse des Zeeman Effekts mit Hilfe eines \\Fabry-Perot Interferometers}
\end{center}

% SECTION-LABEL auf I.,
\renewcommand{\thesection}{\arabic{section}}
\section{Zielsetzung des Versuchs}
In diesem Versuch soll der Umgang mit einem Fabry-Perot Interferometer
erlernt und im Anschluss Spektrallinien analysiert werden. Dazu wird 
im zweiten Versuchsteil der Zeeman-Effekt anhand der Aufspaltung und Polarisation
der roten Cadmiumlinie untersucht werden. 

\section{Vorkenntnisse}
\renewcommand{\labelenumi}{\alph{enumi})}
\begin{enumerate}
\item Fabry-Perot-Interferometer
\begin{itemize}
\item Typen von Inter\-fero\-metern
\item  Aufbau und Eigenschaften des {\sc
Fabry-Perot}-Inter\-fero\-meters
\item  Aufl"osungsverm"ogen, Finesse
und Dispersionsgebiet
\end{itemize}
\item Zeeman-Effekt
\begin{itemize}
%\item Magnetfeldmessung mit einer Hallsonde
\item {\sc Zeeman}-Effekt und {\sc Paschen-Back}-Effekt,
halbklassische und quantenmechanische Beschreibung,
Polarisationseffekte, Vektorger"ustmodell, Auswahlregeln
\item Termschema des Cadmium. Welchem "Ubergang entspricht die
beobachtete rote Linie?
\item Analyse von polarisiertem Licht
\end{itemize}


\end{enumerate}

{\bf Literaturvorschl"age}

\begin{tabular}{ll}
\textbf{Atomphysik}: & {\sc Haken, Wolf}, Atom- und Quantenphysik \\
%\end{tabular}
%\clearpage
%{\bf Literaturvorschl"age} (Forts.)
%\begin{tabular}{ll}
\textbf{Optik}: & {\sc Born, Wolf}, Principles of Optics\\
\textbf{Praktikum und Auswertung}: &{\sc Melissinos}, Experiments in
Modern Physics\\
\end{tabular}


\section{Versuchsdurchf"uhrung}
\renewcommand{\labelenumi}{\arabic{enumi})}
\begin{enumerate}
\item \textbf{Fabry-Perot-Interferometer}
\begin{enumerate}
%1)
%\item Eichnung der Hallsonde unter Benutzung von Eichmagneten. Bestimmung der Funktion U$_{Hall}$(B) mittels eines Geradenfits. \newline \textbf{Achtung}:
%  Max.~Steuerstrom (gelbes Steckerpaar) f"ur die Hallsonde 
%$200\,$mA!
%\item Bestimmen Sie die Erregungskurve des
%Elektromagneten mit Hilfe der Hallsonde. Bestimmung der Funktion B(I)
%mittels eines Geradenfits. (Achten Sie auf die Temperatur des Magneten!)

%2)
\item Berechnen Sie denjenigen Spiegelabstand $t$ des 
Fabry-Perot-Inter\-fero\-meters, f"ur den die Linienaufspaltung
beim maximal sinnvollen Magnetfeld nicht gr"o"ser wird als der halbe
Abstand zwischen zwei benachbarten Ordnungen.
%Seite 2
%3)
\item Stellen Sie den berechneten Spiegelabstand grob ein und beginnen Sie mit der Justage des FPI.
\begin{enumerate}
\item Justage der optischen Achse
\begin{itemize}
\item Schauen Sie ohne Fernrohr durch das FPI: \newline 
  Ziel ist ein großer, roter, runder Fleck; dieser darf nicht abgeschnitten sein o.ä. 
\end{itemize}
\item Einstellungen mit kleiner Irisblende (ca. 0.5cm Durchmesser)
\begin{itemize}
\item Wahrscheinlich ist ein roter Punkt mit ``Schweif'' zu sehen: \newline dieser Schweif ist ein Zeichen für nicht parallel eingestellte Spiegel \newline 
  $\rightarrow$ kalibrieren Sie mit den Motoren diesen Schweif weg, dann sollten schon feine Interferenzlinien beobachtbar sein
\end{itemize}
\item Einstellungen mit offener Blende (bleibt während des gesamten Versuchs weit geöffnet)
\begin{itemize}
\item Kalibrieren Sie ohne Fernglas mit den Motoren so lange die Spiegel, bis deutliche Ringe mit Ringmittelpunkt in der Mitte zu beobachten sind.
\end{itemize}
\item Fernglas
\begin{itemize}
\item Wahrscheinlich ist nur eine rote Fläche mit wenigen Interferenzlinien am Rand zu sehen. 
\item Bringen Sie diese Interferenzen mit den Motoren in die Mitte.
\item Denken Sie daran, nach jeder Bewegung der Motoren das Fernglas wieder neu auf unendlich zu stellen.
\item Dieser Schritt erfordert etwas Geduld!
\end{itemize}
\item Wenn mit dem Fernrohr bereits Ringe zu sehen sind
\begin{itemize}
\item mit den Piezos scharf stellen
\end{itemize}
\end{enumerate}

\begin{itemize}
\item Allgemein:
\begin{itemize}
\item bewegen Sie niemals zu hektisch die Motoren!
\item eiserne Regel: \newline
Ist nach ca. 10 Umdrehungen des Dynamos keine Reaktion zu sehen, dann war diese Richtung falsch!!!

\item Auch wenn $\lambda$/4-Plättchen und Polfilter beim ersten Versuchsteil nicht benötigt werden, das FPI mit diesen beiden justieren! Ein späteres Einbauen erfordert eine erneute Justage.

\end{itemize}
\end{itemize}
\end{enumerate}

%5)

\item \textbf{Zeeman-Effekt} \newline
\begin{enumerate}
\item
Verifizieren Sie den linearen Zusammenhang zwischen der
Ringordnung und dem Quadrat der Ringradien (ohne Magnetfeld).
%6)
\item Messen Sie die magnetische Aufspaltung bei festem Magnetfeld
in transversaler Richtung (die unverschobene Linie ist dabei
auszublenden). Stellen Sie das Magnetfeld so ein, da"s sich ein
gleichm"a"siges Ringmuster ergibt --- diese Aufspaltung steht dann
in einem bestimmten Verh"altnis zum Dispersionsgebiet --- und
berechnen Sie aus mehreren Messungen mit wiederholten
Einstellungen des " Magnetfeldes das Verh"altnis $e/m$ (in
$\frac{\mbox{C}}{\mbox{kg}}$) sowie das Bohrsche Magneton  (in
$\frac{\mbox{eV}}{\mbox{T}}$).
%7)
\item
Messen Sie $\Delta$E als Funktion des Magnetfeldes. Bestimmen Sie
hieraus das Bohrsche Magneton. Dafür tragen Sie $\Delta$E als Funktion
von B auf und erhalten aus einem Geradenfit den Parameter $\mu$.  
\item
Beobachten Sie die magnetische Aufspaltung in transversaler
und longitudinaler Richtung. Was beobachten Sie?
Beschreiben und interpretieren Sie die Polarisation der einzelnen Komponenten.
%Seite 3
%8) 5
\item
Bestimmen Sie den Spiegelabstand mit dem Me"sfernrohr
(Okularskala). \newline
\end{enumerate}

\end{enumerate}
\textbf{Vergessen Sie nicht die kritische W"urdigung aller beteiligten
Me"sfehler, die Qualität der Geradenfits etc. (statistisch und systematisch)!}
\newpage
\section{Formelsammlung}
Diese Formelsammlung ist nicht vollständig, dient nur zur Orientierung
und ersetzt nicht die ausführliche
Literaturrecherche. 
\begin{itemize}
\item
$r_p^2 = \frac{2 f^2}{n_0}(p -1 + \epsilon)$
\item
$\mu_B = \frac{hc}{8dB_0}$
\item
$\Delta E = \mu_B \cdot B = \frac{1}{2} \frac{hc}{2d}
  \frac{r_{\sigma^+}^2-r_{\sigma^-}^2}{r_{p+1,\sigma^+}^2-r_{p,\sigma^+}^2}$
\end{itemize}


\section{Versuchsaufbau}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 2) PS-File einbinden
\begin{figure}[hbt]
  \begin{center}
    \includegraphics[width=12cm]{fp3s3g}
%    \mbox{ \epsfig{file=compton.eps,height=11cm} }
  \end{center}
\end{figure}

\section{Erregerkurve des Elektromagneten}


\begin{figure}[ht]
\begin{minipage}[b]{0.55\linewidth}
\centering
\includegraphics[width=7cm]{ErregerkurveElektromagnet.png}
\end{minipage}
\hspace{0.5cm}
\begin{minipage}[b]{0.35\linewidth}
\textbf{B(I)=p0 + p1 * x}
\begin{itemize}
\item \textbf{hoch} \\ 
p0 = 1.6 $\pm$ 1.2 \\
p1 = 44.8 $\pm$ 0.2 \\
Chi2=10.5, NDf=7 \\
\item \textbf{runter}\\
p0 = 2.7 $\pm$ 1.2 \\
p1 = 45.3 $\pm$ 0.2 \\
Chi2=5.0, NDf=8 \\
\end{itemize}
\end{minipage}
\end{figure}






%\mbox{\epsfig{file=fp3s3g.eps,
     % optional: Breite vorgeben
%  height=15cm,   % optional: Hoehe vorgeben
%%  Wenn BEIDE vorgegeben sind, wird das Bild verzerrt
%% bbllx=170,bblly=330,bburx=200,bbury=350    % optionale Bounding-Box
%%angle = 90
%%}}
%\clearpage 
\vspace*{3cm}
ms ~ \scriptsize \hfill {4/2013}
\end{document}
