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光磁共振实验 实验报告.docx

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光磁共振实验 实验报告.docx

上传人:guoxiachuanyue008 2022/5/31 文件大小:105 KB

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光磁共振实验 实验报告.docx

文档介绍

文档介绍:光泵磁共振
蒲阳文161120097
一、实验目的
(1)掌握光抽运和光检测的原理和实验方法,加深对原子超精细结构、光跃迁及磁共振的理解。
(2)测定铷同位素85Rb和87Rb的gF因子、地磁场垂直和水平分量。
实验重点:实验装置程
基态子能级上的粒子数在热平衡状态时遵从玻尔兹曼分布,此时各子能级上粒子数可近似地认为是相等的,子能级间的能量差也很小,考虑抽运的作用,各子能级上的粒子数会出现差异,从而使系统处于非热平衡分布状态转变为热平衡分布的过程。
失去偏极化的主要原因是由于铷原子与器壁碰撞,可采用在样品泡中充进缓冲气体的方法减少这种碰撞,以保持原子的高度偏极化。但缓冲气体分子不可能将子能级之间的跃迁全部抑制,不能将粒子全部抽运到mF=+2的子能级上。通常是光抽运造成塞曼子能级之间的
F粒子差数比玻尔兹曼分布造成的粒子差数要大几个数量级。
D&+光对85Rb的光抽运效应是将85Rb原子抽运到基态的mF=+3的子能级上。1F
4、磁共振与光检测
在弱磁场中B0中,铷原子相邻塞曼子能级的能量差已由(13-5)给出。为了破坏光的吸收达到饱和,保证激发过程能继续进行,在垂直于恒定磁场B0的方向加一角频率为3的射频场B,,若该射频场的频率对应a跃迁,有:
h3=△£=gF“BB0
即:
3=gF^BB0/h⑹
塞曼子能级之间将产生磁共振。被抽运到mF=+2子能级上的大量粒子在射频场B1作用F1下产生感应跃迁,由mF=+2跃迁到mF=+l,进而跃迁到mF=0,…等基态中其它超精细能级上,FFF
这时&吸收跃迁又可以继续进行了,透过样品的光通量又变小了。同时,基态中处于非mF=+2
F
子能级的原子又将被抽运到mF=+2子能级上,感应跃迁与光抽运将达到一个新的动态平衡,F
此时基态非mF=+2子能级上的粒子数大于没有共振时的粒子数,从而对D,光的吸收增大。Fl
光检测技术就是利用磁共振时伴随有D1光强的变化,通过测D1光强的变化来实现共振信号的观测。由于巧妙地将一个低频射频光子(1〜410MHz)转换成了一个高频光频光子(108MHz),这就使信号功率提高了7〜8个数量级。
测量磁场B0时,可调节射频场的频率,观察透过样品后的强度,当透过的光最弱时,射频场的频率正对应a跃迁频率,即可求出B0。
三、实验步骤及内容:
1、准备:在装置加电之前,先应进行主体单元光路的机械调整(见本说明书安装和调整部分)。再借助指南针将光具座与地磁场水平分量平行搁置。检查各联线是否正确。将“垂直场”、“水平场”、“扫场幅度”旋钮调至最小,按下池温开关。然后接通电源线,按下电源开关。约30分钟后,灯温、池温指示灯点亮,实验装置进入工作状态。
2、观测光抽运信号
扫场方式选择“方波”,适当调大扫场幅度。再将指南针置于吸收池上边,改变扫场的方向,设置扫场方向与地磁场水平分量方向相反,然后将指南针拿开。,用来抵消地磁场垂直分量。然后旋转偏振片的角度,调节扫场幅度及垂直场大小和方向(综合调节),使光抽运信号(如图7所示)幅度最大。再仔细调节光路聚焦,使光抽运信号幅度最大。
2)
3、观测光磁共振谱线

扫场方式选择“三角波”。并使水平磁场方向(按动“水平”按钮