文档介绍：蚄*******大学近代物理实验实验报告成绩:薀班级:姓名:同组者:教师:芇实验B4光泵磁共振蒅【实验目的】,,【实验原理】(Z=37)是一价金属元素,天然铷中含量大的同位素有两种:87Rb,%和85Rb,%.它们的基态都是52S1/-1Rb原子精细结构的形成羅在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,,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,—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膀(B4-1)羈式中莁(B4-2)薂是着名的朗德因子,me是电子质量,e是电子电量. 芈原子核也有自旋和磁矩,,用符号表示,其量子数用F表示,则莇(B4-3)膂与此角动量相关的原子总磁矩为荿(B4-4)式中莇(B4-5),总磁矩将与外场相互作用,使原子产生附加的能量袂(B4-6)莀其中称为玻尔磁子,是在外场方向上分量的量子数,共有2F+,原子在磁场中的附加能量E随变化,原来对简并的能级发生分裂,称为超精细结构,一个F能级分裂成2F+1个子能级,相邻的子能级的能量差为蝿(B4-7),85Rb的核自旋,因此,,介绍超精细分裂的情况,-2原子能级超精细分裂Error!!-,所涉及的52P3/,只让D1σ+光(左旋圆偏振光)通过并照射到产生超精细分裂的铷原子蒸气上,铷蒸气将对D1σ+(1)从常温对应的能量kBT来衡量,超精细分裂和之后的塞曼分裂的裂距都是很小的,根据玻尔兹曼分布膄(B4-8)膃由52S1/2分裂出的8条子能级上的原子数应接近均匀分布;同样,由52P1/(2)如果考虑到热运动造成的多普勒效应,铷光源发出的D1σ+光实际包含了连续频率的光,这些光使得D1线有一定的宽度,+光的吸收遵守如下的选择定则袈;袄根据这一选择定则可以画出吸收跃迁图,如图B4--387Rb原子对D1σ+光的吸收和退激跃迁蒆可以看到,跃迁选择定则是芇;薄跃迁见图B4-,跃迁5S5P5S5P…,5S态中子能级上的原子数就会越积越多,而其余7个子能级上的原子数越来越少,相应地,对D1σ+光的吸收越来越弱,最后,差不多所有的原子都跃迁到了5S态的MF=+2的子能级上,其余7个子能级上的原子数少到以至于没有几率吸收光,:在没有D1σ+光照射时,5S态上的8个子能级几乎均匀分布着原子,而当D1σ+光持续照着时,较低的7个子能级上的原子逐步被“抽运”到MF=+2的子能级上,出现了“粒子数反转”的现象(偏极化).衿在“粒子数反转”后,如果在垂直于静磁场B和垂直于光传播方向上加一射频振荡的磁场,并且调整射频频率ν,使之满足蚇(B4-9)莄这时将出现“射频受激辐射”,光吸收过程重又开始,,所以,用不了多久,=+2子能级上的原子不再能久留,所以,光跃迁不会造成新的“粒子数反转”.芁在加入了周期性的“扫场”磁场以后,总磁场为羇Btotal=BDC+BS+(B4-10)肆其中BDC是一个由通有稳定的直流电流的线圈所产生的磁场,方向在水平方向,是地球磁场的水平分量,“扫场”磁场,,满足量子条件节(B4-11)芀通过仪器上的换向开关将直流磁场的方向倒转,此时可能观察不到共