南京大學(xué)-光磁共振實(shí)驗(yàn)報(bào)告-全文預(yù)覽
【正文】 在垂直于弱磁場(chǎng)的方向上加一個(gè)頻率為的右旋圓偏振（）射頻場(chǎng)，并使輻射光子能量等于基態(tài)的Ｆ＝２的相鄰塞曼子能級(jí)間能量間距：則基態(tài)的Ｆ＝２的塞曼子能級(jí)之間將產(chǎn)生磁共振，使得被抽運(yùn)到子能級(jí)的原子產(chǎn)生感應(yīng)誘導(dǎo)躍遷，躍遷的選擇定則為。它主要是由于銣原子與容器壁碰撞，以及原子之間的碰撞，使系統(tǒng)返回到熱平衡的波爾茲曼分布，及基本上是均衡分布。光（電場(chǎng)矢量繞磁場(chǎng)方向右旋的圓偏光，在磁場(chǎng)方向，角動(dòng)量為）也有光抽運(yùn)作用，不過它的作用跟光正好相反，將大量原子“抽運(yùn)”到基態(tài)的的子能級(jí)上。經(jīng)過若干次激發(fā)和退激后，基態(tài)的子能級(jí)上的原子數(shù)大大增加，好像基態(tài)的的較低子能級(jí)上的大量原子被“抽運(yùn)”到基態(tài)基態(tài)的的子能級(jí)上，造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，這就是光抽運(yùn)效應(yīng)（亦稱“光泵”）。如果用的是光，它是電場(chǎng)矢量繞磁場(chǎng)方向左旋的圓偏光，在磁場(chǎng)方向，角動(dòng)量為，它與原子相互作用時(shí)，原子不僅吸收光子的能量，也吸收光子的角動(dòng)量。如果在引起超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)分裂的弱磁場(chǎng)的垂直方向上加一個(gè)射頻磁場(chǎng)，當(dāng)射頻光子能量等于基態(tài)相鄰塞曼子能級(jí)的能量間隔時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生這些字能級(jí)間的磁共振躍遷，當(dāng)一個(gè)原子發(fā)射一份射頻光子能量，向下躍遷到相鄰塞曼子能級(jí)上，但是宏觀上沒有電磁能量的凈吸收或凈發(fā)射，因而無法從實(shí)驗(yàn)上檢測(cè)出這種磁共振躍遷。相鄰子能級(jí)之間的數(shù)量差均為。原子的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)都分成兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)，對(duì)而言，I=，分別由量子數(shù)F=I+J=2和F=IJ=1來表征；而對(duì)，I=5/2，則由F=3和F=2來表征。F不同取值的個(gè)數(shù)為或。核的總角動(dòng)量的最大可測(cè)的分量值為。朗德因子從而形成原子的超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)，這時(shí)，銣原子的基態(tài)能級(jí)對(duì)應(yīng)于n=5,L=0,S=1/2,J=1/2,即為，相應(yīng)的朗德因子；銣原子的第一激發(fā)態(tài)能級(jí)對(duì)應(yīng)于n=5,L=1,S=1/2,J=1/3/2，是雙重態(tài)，即為和，相應(yīng)的朗德因子。特點(diǎn)是兼有波譜學(xué)方法的高分辨率和光譜學(xué)方法的高探測(cè)靈敏度。關(guān)鍵詞：光磁共振；光抽運(yùn)；磁共振；塞曼效應(yīng)；塞曼子能級(jí)；地磁場(chǎng)；朗德因子一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握“光抽運(yùn)—磁共振—光探測(cè)”的思想方法和實(shí)驗(yàn)技巧，研究原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)塞曼子能級(jí)間的射頻磁共振。本實(shí)驗(yàn)依據(jù)光磁共振技術(shù)，運(yùn)用“光抽運(yùn)—磁共振—光探測(cè)”的方法，測(cè)量地磁場(chǎng)垂直分量和水平分量以及銣原子的相關(guān)參量。二、實(shí)驗(yàn)原理光磁共振技術(shù)是根據(jù)動(dòng)量守恒原理，用光學(xué)抽運(yùn)來研究原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)塞曼子能級(jí)間微波或射頻磁共振現(xiàn)象的雙共振技術(shù)。當(dāng)不考慮銣原子核的自旋時(shí)，銣原子總磁矩，其中分別為電子的電荷、質(zhì)量。通常原子核也具有角動(dòng)量，記原子核的總角動(dòng)量為，它是核中質(zhì)子和中子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量的矢量和，核的總角動(dòng)量的數(shù)值，通常也稱為核自旋，其中I稱為核的自旋量子數(shù)，I為整數(shù)或半整數(shù)，已知穩(wěn)定的原子核的I值在0~。原子核總角動(dòng)量和電子總角動(dòng)量耦合（稱為IJ耦合）成原子總角動(dòng)量，其數(shù)值，F(xiàn)為原子總角動(dòng)量：F=I+J，I+J1。提純后的非常昂貴，本實(shí)驗(yàn)使用天然銣，既可以同時(shí)觀測(cè)
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