1．固有频率测量

2、阻尼系数测量数据记录表

阻尼开关位置：2    10T：14.339秒

3．幅频特性和相频特性：

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实验26 波尔振动的物理研究

【实验目的】

1．      观察扭摆的阻尼振动,测定阻尼因数。

2．      研究在简谐外力矩作用下扭摆的受迫振动，描绘不同阻尼情况下的共振曲线。

3．      描绘外加强迫力矩与受迫振动之间的位相随频率变化的特性曲线。

4．      分析波尔共振的相位和角速度的关系，

【实验装置】

扭摆共振仪一套，停表，数据采集器，传感器

【实验装置图】

【实验原理】

1． 扭摆的阻尼振动

   在有阻力矩的情况下，使扭摆由某一摆角开始做自由振动，此时扭摆受到两个力矩的作用：一是弹性恢复力矩，它与摆的扭转角成正比；二是阻力矩，可近似认为它与摆动的角速度成正比。若扭摆的转动惯量为I，则根据转动定律可列扭摆的运动方程：

                                                          

解得：

     

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近代物理实验

题目     微波顺磁共振    

            

学院  数理与信息工程学院 

班级     物理071班       

             学号     07180132         

             姓名      骆宇哲          

指导教师  斯剑宵          

浙江师范大学实验报告

实验名称   微波顺磁共振 班    级   物理071   姓名   骆宇哲    学号  07180132

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核磁共振实验报告

一、实验目的

    1．了解核样共振的基本原理

2．学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的g因子的方法

二、实验内容

1．在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，记录每种情况下的共振峰形和对应的频率

2．仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响，从中确定真正能应永久磁铁磁场的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值计算样品所在位置的磁场

3．根据记录的数据计算扫场的幅度

4．研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响

5．观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的g因子

三、实验原理

1．核磁共振现象与共振条件

原子的总磁矩和总角动量存在如下关系

对于自旋不为零的原子核，核磁矩和自旋角动量也存在如下关系

按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，在外磁场中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差，当有外界条件提供与相同的磁能时，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，比如赛曼能级的能量差为的氢核发射能量为的光子，当时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”

由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为

 

    2．用扫场法产生核磁共振

    在实验中要使得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控制，因此我们在一个永磁铁上叠加一个低频交谈磁场，使氢质子能级能量差有一个变化的区域，调节射频场的频率，使射频场的能量能进入这个区域，这样在某一瞬间等式总能成立。如图，

    由图可知，当共振信号非等间距时共振点处，未知，无法利用等式求出的值

             调节射频场的频率使共振信号等间距时，共振点处，，的值便可求出

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电子自旋共振

 

【实验原理】

1.  电子的轨道磁矩和自旋磁矩

电子的轨道磁矩为

为电子轨道运动的角动量，为电子电荷，为电子质量。轨道角动量和轨道磁矩分别为

电子的自旋磁矩

为电子自旋运动的角动量，为电子电荷，为电子质量。自旋角动量和自旋磁矩分别为

由公式可以看出电子自旋运动的磁矩与动量之间的比值是轨道轨道磁矩与角动量之间比值的2倍。

对于单电子的原子，总磁矩与总角动量之间有

其中。对单纯轨道运动为1，对于单纯自旋运动为2。

引入旋磁比，即有

在外磁场中和都是量子化的，因此在外磁场方向上投影为

相应的磁矩在外磁场方向上的投影为

由以上公式可得

为玻尔磁子

2.   电子自旋共振（电子顺磁共振）

由于原子总磁矩的空间取向是量子化的，因此原子处在外磁场中时，磁矩与外磁场的相互作用也是量子化的，为

相邻磁能级之间的能量差为

当向能量差为的原子发射能量为光子时，原子将这个光子跃迁到高磁能级，这是发生在原子中的共振吸收跃迁现象，磁能级分裂是由电子自旋提供的就是“电子自旋共振”。因此，电子自旋共振条件是光子的圆频率满足

3.   电子自旋共振研究的对象

如果分子中的原子所有的电子轨道都已成对填满了电子，自旋磁矩为0，没有固有磁矩，不会发生电子自旋共振。因此，要观察电子自旋共振要选取原子中没有完全成对的物质。

在这个实验中，我们采用顺磁物质为DPPH（二苯基-苦基肼），它的分子式为，它的结构式如图所示。

4.   电子自旋共振和核磁共振的比较

关于核磁共振实验基本规律的讨论对于电子自旋共振也试用。

由于电子磁矩比核磁距要大三个数量级（核磁子是玻尔磁子的1/1848）。在同样磁场强度下，电子塞曼能级之间的间距比之核塞曼能级之间的间距要大得多，根据玻尔兹曼分布律，上下能级之间粒子数的差额也大得多，所以电子自旋共振的信号比之核磁共振的信号要大得多。当磁感应强度为0.1～1T时，核磁共振发生在射频范围，电子自旋共振则发生在微波频段范围。对于电子自旋共振，即使在较弱的磁场下（1mT左右），在射频范围内也能观察到电子自旋共振现象。本实验就是在弱场下，用很简单的实验装置观察电子自旋共振现象。

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深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：­      近代物理实验          

实验名称：       光磁共振            

学院：                          

组号：             指导教师：                           

报告人：     学号：     

实验地点                                   

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一、实验背景

早在19xx年，著名苏联物理学家兰道（Lev Davydovich Landau 1908—1968）等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性．经过十几年，在超高频技术发展起来后，才观察到铁磁共振吸收现象，后来波耳得（Polder）和侯根（Hogan）在深入研究铁磁体的共振吸收和旋磁性的基础上，发明了铁氧体的微波线性器件，使得铁磁共振技术进入了一个新的阶段．自20世纪40年代发展起来后，铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振等一样，成为研究物质宏观性能和用以分析其微观结构的有效手段．

微波铁磁共振现象是指铁磁介质处在频率为?0的微波电磁场中，当改变外加

恒定磁场H的大小时，发生的共振吸收现象．通过铁磁共振实验，我们可以测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、饱和磁化强度、居里点等重要参数．该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方面有着重要的应用价值．

二、实验目的

1．了解微波谐振腔的工作原理，学习微波装置调整技术．

2．掌握铁磁共振的基本原理，观察铁磁共振现象．

3．测量微波铁氧体的共振磁场B，计算g因子．

三、实验原理

1.磁共振

自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩．如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为: ?E??hB02? （1）

（其中，?为旋磁比，h为普朗克常数，B0为稳恒外磁场）． eeh?B0?g?BB0．，故?E?g（其中，g即为要求的朗德g

2me2me2?

?24?1eh因子，其值约为2．?B?为玻尔磁子， 其值为9.274?10J?T ） 4me?又有??g

若此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为

E外?h? （2）

其中，?为交变电磁场的频率．

当该能量E外等于粒子分裂后两能级间的能量差?E时，即：

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