光磁共振实验(revise).pdf

文档介绍：光磁共振实验
一、实验目的
1．了解光泵磁共振的原理，观察光磁共振现象;
2． 测量铷（Rb）原子的 g F 因子（和地磁场）.
二、实验原理
1． 光磁共振的概念
光磁共振，是把光频跃迁和射频磁共振跃迁结合起来的一种物理过程, 是利用光抽运效应来研究原子
超精细结构塞曼子能级间的磁共振。
2． 光抽运效应
+
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：
L  1， F  1,0 ， M F  1
根据这一选择定则可以画出吸收跃迁图，如图 1 所
示

5S 能级中的 8 条子能级除了 MF=+2 的子能级
+
外，都可以吸收 D1σ 光而跃迁到 5P 的有关子能级，
MF=+2 的子能级上的原子既不能往高能级跃迁也没
有条件往低能级跃迁，所以这些原子数是不变的；
另一方面，跃迁到高能级的原子通过自发辐射等途
径很快又跃迁回 5S 低能级，发出自然光，跃迁选
择定则是：
，

相应的跃迁见图 1 的右半部分。 ，
退激跃迁中有一部分的状态变成了 5S 能级中的
MF=+2 的状态（而这一部分原子是不会吸收光再跃
迁到 5P 去的，那些回到其它 7 个子能级的原子都
图 1 87Rb原子对 D σ+光的吸收和自发辐射跃迁
可以再吸收光重新跃迁到 5P 能级）。这样经过若干 1
循环之后， 5S 态中 M F  2 子能级上的粒子数就会越积越多（而其余７个子能级上的原子数越来越少），
即大量粒子被“抽运”到基态的 MF=+2 的子能级上，这就是光抽运效应。
各子能级上粒子数的这种不均匀分布叫做“偏极化”，光抽运的目的就是要造成偏极化，有了偏极化就
可以在子能级之间得到较强的磁共振信号。
3． 光磁共振跃迁
+
持续的光抽运，样品对 D1σ 光的吸收越来越弱，透过样品的光强度逐渐增加，当 M F  2 子能级上的
粒子数达到饱和，透过样品的光强达到最大值。
在“粒子数