近代物理实验报告

光磁共振实验

学    院                       

班    级                      

姓    名                        

学    号                         

时    间         2014年3月22日       

光磁共振实验  实验报告

【摘要】：

    本实验以光抽运的方法来研究气态原子基态及激发态的精细结构和超精细结构塞曼能级间的磁共振。在加深对原子超精细结构的理解的基础上，使用DH807A型光磁共振实验装置观察光抽运信号，以此来测定铷原子(⁸⁵Rb，⁸⁷Rb)的超精细结构塞曼子能级的朗德因子（g）。

…… …… 余下全文

电子顺磁共振实验

【目的要求】

1．测定DPPH中电子的g因数；

2．测定共振线宽，确定弛豫时间T₂；

3．掌握电子自旋试验仪的原理及使用。

【仪器用具】

电子自旋试验仪。

【原    理】

电子自旋的概念首先由 Pauli于1924年提出。1925年 S．A．Goudsmit与 G．Uhlenbeek利用这个概念解释某些光谱的精细结构。近代观测核自旋共振技术，由 Stanford大学的 Bloch与Harvrd大学的Pound同时于1946年独立设计制作，遂后用它去观察电子自旋。本实验的目的是观察电子自旋共振现象，测量DPPH中电子的g因数及共振线宽。

一．电子的轨道磁矩与自旋磁矩

由原子物理可知，对于原子中电子的轨道运动，与它相应的轨道磁矩为

                      （2－1）

式中为电子轨道运动的角动量，e为电子电荷，为电子质量，负号表示由于电子带负电，其轨道磁矩方向与轨道角动量的方向相反，其数值大小分别为

                        ，    

原子中电子除轨道运动外还存在自旋运动。根据狄拉克提出的电子的相对论性波动方程——狄拉克方程，电子自旋运动的量子数S＝ l／2，自旋运动角动量与自旋磁矩之

                                                   （2－2）

…… …… 余下全文

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

…… …… 余下全文

                       实验（ ）                光磁共振               

一、【实验目的】

1. 加深原子超精细结构的理解，了解光泵磁共振的基本原理；

2．了解光抽运的物理过程，掌握以光抽运为基础的光检测磁共振方法；

3．掌握消除地磁场影响，测定气态铷原子g因子的方法。

二、【实验仪器】

光磁共振实验系统(型号 DH807A,编号:             )

二踪示波器(型号 YB4365,编号:            )

函数任意波信号发生器(型号 YB33200,编号:          )  

     三、【实验原理】

1、能级分裂

铷（Z=37）是一价金属元素，天然铷有两种稳定的同位素: ⁸⁵Rb和⁸⁷Rb,二者的比例接近2比1。它们的基态都是5²S_1/2， 即电子的主量子数n=5，轨道量子数L=0，自旋量子数S=1/2，总角动量量子数J=1/2（L—S 耦合）。

…… …… 余下全文

铁磁共振

摘  要  本实验观察了速调管的振荡模式，谐振腔的谐振曲线，单晶样品的共振曲线，用逐点法测量了多晶样品的共振曲线．实验测得谐振腔的有效品质因数为861.24，测得单晶样品共振线宽＝224.5Ａ／ｍ，旋磁比＝Ｈｚ·ｍ／Ａ，朗德因子ｇ＝2.4，弛豫时间＝ｓ．测得多晶样品＝31847.5Ａ／ｍ，＝Ｈｚ·ｍ／Ａ，ｇ＝2.6，＝s．

关键词  铁磁共振，共振曲线，谐振曲线，品质因数，微波

一、引言

共振是自然界中普遍存在的一种客观现象.共振技术被广泛应用于机械、化学、力学、电磁学、光学、原子与分子物理学、工程技术等几乎所有的科技领域.磁共振是发生在既有角动量又有磁矩的系统在磁场作用下形成的塞曼能级间的共振感应跃迁，它不但具有共振的共性，还有其自身的特点.在目前可得到的磁感应强度的条件下，磁共振所涉及的共振频率通常处于射频和微波频段.

铁磁共振是于20世纪40年代发展起来的一种研究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段，是指铁磁体材料在受到相互垂直的稳恒磁场和交变磁场的共同作用时发生的共振现象．利用铁磁共振现象可以测量体磁体材料的g因子、共振线宽、弛豫时间等性质．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．通过本实验，熟悉微波传输中常用的元件及其作用，掌握传输式谐振腔的工作特性，了解谐振腔观察铁磁共振的基本原理和实验条件．

二、实验原理

1、铁磁共振

当铁磁体材料同时受到两个相互垂直的磁场，即恒定磁场和微波交变磁场h，在的作用下，铁磁体的磁化强度将围绕进动，进动频率为：

                                 （1）

…… …… 余下全文

光泵磁共振实验报告

摘要：在本实验中，我们通过设置和调节水平磁场，竖直磁场和扫场观察了抽运信号和光泵磁共振现象。通过测量水平磁场的电流值并计算得到铷的朗德g因子。同时通过地磁场水平分量与总磁场和扫场的关系，计算出地磁场的水平分量大小。再者，由于装置的摆放决定了总场沿水平方向时共振信号最强，由此测量了地磁场竖直分量的大小，从而测得了地磁场的大小和方向。在实验过程中掌握了光泵磁共振的基本原理。

关键词：抽运，光泵磁共振

一、引言

光泵，也称光抽运，是借助于光辐射获得原子基态超精细结构能级及塞曼子能级间粒子数的非平衡分布的实验方法。光泵磁共振技术于1955年由法国科学家卡斯特勒发明，它是将光抽运技术和射频或微波磁共振技术相结合的一种实验技术，这种技术最早实现了粒子数反转。气体原子塞曼子能级之间的磁共振信号非常弱，普通方法很难探测。本实验利用光泵磁共振方法克服了磁共振信号弱的特点，将探测灵敏度提高了七八个数量级，能在弱磁场下精确检测原子能级的超精细结构。本实验研究Rb原子的光泵磁共振现象，天然Rb有两种同位素： 85 Rb（丰度为72.15%）、87 Rb（丰度为27.85%）。

二、实验原理

1．铷原子基态和最低激发态的能级

铷（Z=37）是一价金属元素，天然铷中含量大的同位素有两种：87Rb，占27.85 %和85Rb，占72．15%。它们的基态都是52S1/2。

 

在L—S耦合下，形成双重态：52P1/2和52P3/2，这两个状态的能量不相等，产生精细分裂。因此，从5P到5S的跃迁产生双线，分别称为D1和D2线，如图B4-1所示，它们的波长分别是794.76nm和780.0nm。

通过L—S耦合形成了电子的总角动量PJ，与此相联系的核外电子的总磁矩为 

式中

是著名的朗德因子，me是电子质量，e是电子电量。　　

原子核也有自旋和磁矩，核自旋量子数用I表示。核角动量和核外电子的角动量耦合成一个更大的角动量，用符号 表示，其量子数用F表示，则

…… …… 余下全文

6-2 光泵磁共振实验报告

                                by 物理学院 00904149 刘纩

实验时间：20##-3-15

实验仪器：

TDS2002示波器，光磁共振实验装置，DH807型光磁共振实验装置电源及辅助源，YB1631功率函数信号发生器。

实验目的：

1. 了解原子的能级、精细结构、超精细结构、塞曼能级分裂

2. 了解光抽运现象的原理和应用

3. 学会利用光抽运现象来研究原子超精细结构塞曼子能级的磁共振

实验原理：

铷是一价碱金属，其原子基态是5，即轨道角动量量子数L=0，自旋S=1/2，轨道角动量与自旋耦合后的电子总角动量为J=1/2。其最低激发态是5和5双重态，是由LS耦合产生的，J分别为1/2与3/2。在5P和5S之间的跃迁为铷原子的第一条线，是双线，前者到5为，后者到5为。再考虑到电子总角动量（量子数为J）与原子核自旋（量子数为I）的耦合作用之后，原子总角动量的量子数F=I+J，I+J-1，…，。故而的基态有F=3及F=2，的基态有F=2及F=1。由F量子数表征的能级称之为超精细结构能级。原子总角动量与总磁矩之间的关系为：

                    =-

              =

…… …… 余下全文