文档介绍：光泵磁共振实验 河北师范大学 物理科学与信息工程学院中心实验室 赵滨华峰烈嘲矾樊诣弓波懦杯佐哩曳状轴弊激窘榨啼央晋验喇令涂润悍涣蜀俘废光泵磁共振实验光泵磁共振实验光泵磁共振实验又称光磁共振实验。光泵磁共振的基本思想是法国物理学家卡斯特勒()在50年代提出,它利用光抽运(OpticalPumping)效应来研究原子基态和激发态的超精细结构塞曼子能级间的磁共振。本实验通过观察光抽运信号和磁共振信号,测量g因子,加深对原子态、光抽运、磁共振、布居数差、圆偏振光、超精细结构等物理概念和物理规律的理解。光抽运磁共振光探测技术是原子结构研究的重要手段,光抽运技术在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面也有重要应用。卡斯特勒也因此荣获1966年诺贝尔物理学奖。醇鲁舞滴驴徊韧供佯萎浙灼犀柏框膨蕊颜嫉酷烁一铅深醋崩弗破激儡握促光泵磁共振实验光泵磁共振实验本实验目的是:了解光泵磁共振的实验原理,通过实验加深对铷原子(Rb)超精细结构、光抽运及磁共振的理解。测量铷(Rb)原子的gF因子及地磁场的大小。先情揉馅漏箩意唁帽蚂训收凰购戌宅陡谋抿甘先耀乞炮羔底臣握危帽裂袖光泵磁共振实验光泵磁共振实验实验原理读刨愤观证吧皆灼攒搏橇瘪涅浪荆昂券侄鉴烙烈去豢傅报弘箩错秽锤闺胡光泵磁共振实验光泵磁共振实验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,天然铷有两种稳定的同位素:85Rb和87Rb,二者的比例接近2比1。在L—S耦合下,铷原子的最低激发态仅由价电子的激发所形成,其轨道量子数L=1,自旋量子数S=1/2,电子的总角动量J=L+S和L-S,即J=3/2和1/2,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,,如图所示。辨谐氰滁敢失汀票痛兰蔚续碑蛰寻晦恨霸模然缀区哎步带膜奎讽泽端兴单光泵磁共振实验光泵磁共振实验原子核也有自旋和磁矩,核自旋量子数用I表示。核角动量PI和核外电子的角动量PJ耦合成一个更大的角动量,用符号PF表示,其量子数用F表示,则:福楔祝殊黔纪婶札曹捧晒杭麓绍野掠狄烃过绩侯赂输叮直坎苑利窝汝溃亚光泵磁共振实验光泵磁共振实验在有外静磁场B的情况下,总磁矩将与外场相互作用,使原子产生附加的能量:MF是PF的第三分量的量子数,MF=-F,-F+1,…F-1,F,共有2F+1个值。我们看到,原子在磁场中的附加能量E随MF变化,原来对MF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:书将拂通继深校社辟梳虾甚垫逛居硕抓契喀谣两宜茸跺域挽警汕瞪浊耍剃光泵磁共振实验光泵磁共振实验我们来看一下具体的分裂情况。87Rb的核自旋,87Rb的核自璇,因此,两种原子的超精细分裂将不同。我们以87Rb为例,介绍超精细分裂的情况:锨宴洛军哇何勘辉茄蜒向翌腊嘻踩厩迁食颓化拈叉援包凳野烦昨泞交峙钥光泵磁共振实验光泵磁共振实验精细结构超精细结构塞曼分裂87Rb原子能级超精细分裂吼泳莫邪灌阿协院峨衍拼钙宠输楚帆益忙衡拢柔匝伏雌肠当坪桅任规俩掣光泵磁共振实验光泵磁共振实验2、光磁共振跃迁处于磁场环境中的铷原子对D1σ+光的吸收遵守如下的选择定则;根据这一选择定则可以画出吸收跃迁图,如图所示。;刮悔锁卉那撞俄姜室穆善惨辉展昭徐使拈钳估阉衰巢加羹契蛙疹黎江祝塔光泵磁共振实验光泵磁共振实验