光磁共振实验 实验报告.docx

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