南京大學(xué)-光磁共振實(shí)驗(yàn)報(bào)告-文庫吧資料
2025-07-26 12:01本頁面
【正文】 源由銣光譜燈、干涉濾光片、偏振片、１／４波片和透鏡組成。三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置包括光（泵）磁共振實(shí)驗(yàn)儀、射頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字頻率計(jì)、二通道型數(shù)字存儲(chǔ)示波器、直流數(shù)字電壓表等，光（泵）磁共振實(shí)驗(yàn)儀由主體單元和輔助源兩部分組成。由于磁共振，氣態(tài)銣原子對(duì)光的吸收發(fā)生變化，當(dāng)磁共振時(shí)偏極化被破壞，塞曼子能級(jí)上的原子又重新均勻分布，光抽運(yùn)便又開始了，這時(shí)光吸收最強(qiáng)，達(dá)到探測(cè)器的光最弱，因此測(cè)量通過樣品泡的透射光就能得到磁共振信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)磁共振的光探測(cè)。磁共振的感應(yīng)躍遷信號(hào)是很微弱的，特別是對(duì)于密度非常低的氣體樣品的信號(hào)就更加微弱，由于探測(cè)功率正比于頻率，直接觀測(cè)是困難的。頻率為的射頻場(chǎng)是加在垂直于恒定水平磁場(chǎng)方向的線偏振場(chǎng)，此線偏振場(chǎng)可分解為一右旋和一左旋圓偏振場(chǎng)，此線偏振場(chǎng)可分解為一右旋和一左旋圓偏振場(chǎng)，為滿足角動(dòng)量守恒，只是與原子磁矩作拉莫近動(dòng)同向的那個(gè)圓偏振場(chǎng)起作用。這樣，感應(yīng)躍遷與光抽運(yùn)這兩個(gè)相反的過程將達(dá)到一個(gè)新的動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)若在垂直于弱磁場(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。為使偏極化程度高，可采用加大光強(qiáng)以提高光抽運(yùn)效率，選擇合適的溫度以合理控制原子密度，充壓強(qiáng)約１３３３Ｐａ（１０ｍｍＨｇ柱）的磁性很弱的緩沖氣體，由于緩沖氣體分子與銣原子的碰撞對(duì)銣原子能態(tài)的影響很小，而緩沖氣體的密度比銣蒸氣原子的密度高６個(gè)數(shù)量級(jí)，這將大大減小銣原子與器壁的碰撞機(jī)會(huì)，加快偏極化的進(jìn)程，并能較長(zhǎng)時(shí)間保持銣原子高度的偏極化。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。對(duì)于原子，基態(tài)和激發(fā)態(tài)的最大值都是＋３，用或做光抽運(yùn)時(shí)，原子則被抽運(yùn)到基態(tài)的的子能級(jí)上。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。的每一個(gè)數(shù)只代表原子總磁矩在磁場(chǎng)中的一種取向，光抽運(yùn)的結(jié)果使得所有原子磁矩從各個(gè)量子化方向的均勻取向變成只有方向的取向，樣品獲得凈磁化，稱為“偏極化”。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”）。由于的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的最大值都是＋２，基態(tài)中的塞曼子能級(jí)上的原子躍遷到激發(fā)態(tài)的允許子能級(jí)上，而處于基態(tài)的子能級(jí)上的原子不能躍遷，否則違反了選擇定則。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。光抽運(yùn)現(xiàn)象就起到這樣的作用。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
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