文档介绍：实验九核磁共振(NMR)实验目的1、了解核磁共振基本原理和实验方法。2、以含氢核的水作样品,观测影响核磁共振吸收信号大小及线宽的因素。3、学会利用核磁共振测量磁场强度。4、测量原子核的旋磁比和朗德因子。核磁共振(icresonance简称NMR)现象是1939年发现的。到1946年应用了射频技术,简化了实验设备,使NMR实验走向实用阶段。近年来随着实验技术的发展,特别是计算机的应用,使NMR实验方法更加完善。因此它已成为物理、化学、生物、医学、材料科学等许多领域内进行研究的重要手段和方法。NMR技术以快速,准确和不破坏样品等显著的优点,通过对原子核磁性质的研究,获得物质结构方面的丰富信息。在基本计量测试方面也是精确测量磁场标准方法之一,%以上。因此NMR实验已成为国内外高等院校近代物理实验基本内容之一。实验原理NMR现象的经典描述原子核具有固有磁矩uI,其值为=式中gN为原子核的朗德因子,pI为核的自旋角动量,mP的质子的质量。当原子核处于稳恒磁场B0中,则它受到由磁场产生的力矩作用,其值为L=MlB0。此力矩使原子核的角动量Pl发生变化,角动量的变化率就是力矩(12-1)由于力矩的方向垂直于B0和Pl,它不改变角动量的大小,而使角动量的方向不断改变,即使Pl在图12-1所示的方向连续地旋进。从图12-1(a)上面向下看,Pl的端点作半径为Plsinaw0的圆周运动,如图12-1(b)所示。设其角速度为,则线速度为Plsinaw0,由此可求出Pl的时间变化率=,则根据(12-1)式有(12-2)式中称为核的旋磁比,不同元素的核有不现的值,故其值也不同,所以也是一个反映核的固有性质的物理理,其值可由实验测定。为核磁子,是核磁矩的单位,其值为(12-2)式就是拉莫尔(Larmor)旋进公式,称为拉莫尔旋进角频率。由公式可知,核矩在稳恒磁场的作用下,将绕磁场方向作旋进,其旋进频率决定于核的旋磁比和磁场B0的大小。如果再在垂直于B0的平面内加一个角频率相同的弱旋转磁场B1,如图(12-2)所示。则磁矩ul除受B0的作用外,还受到Bl的影响。由于B1的w=w0,即Bl与ul相对方位保持固定,则Bl对ul的作用也以一稳恒磁场的形式出现,它将导致ul绕Bl旋进,因而使ul原来绕旋进的夹角a增加。由核磁能的表达式E= 可知,ul对B0的空间取向的变化,表示原子核从弱磁场B1中吸取了能量使自己能增加,这就是核磁共振。发生核磁共振的条件为NMR现象的量子力学理论由量子力学的理论,原子核的自旋角动量是量子化的,pl只能取下列数值I是表征核性质的自旋量子数,可取0,1/2,1,……诸值之一,则核磁矩ul的值为该原子核处于磁场B0中,则磁矩相对磁场的取向也是量子化的,其分量只能取以下值式中m=I,I-1,…,-(I-1),-I,称为核磁量子数。由此可知,在磁场中原来的一个核磁能级要分裂为不连续的几个能级,其能量为核自旋量子数为I的能级在磁场中就分裂为2I+1个能级,每一个能级与磁矩在空间的一定取向相对应。氢核(1H)的自旋量子数I=1/2,磁量子数为m=1/2和m=-1/2两个值;故1H在磁场作用下核磁矩相对于磁场的取向所对应的能级如图12-3所示。被分裂成的两个能级的能量差为当1H核所在稳恒磁场区域叠加一个交变磁场时,它的方向与原磁场垂,如果其频率正好满