南京大學(xué)-光磁共振實(shí)驗(yàn)報(bào)告-展示頁(yè)
2025-07-29 12:01本頁(yè)面
【正文】 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(méi)有電磁能量的凈吸收或凈發(fā)射，因而無(wú)法從實(shí)驗(yàn)上檢測(cè)出這種磁共振躍遷。銣原子的能級(jí)如下圖所示，圖1 銣原子能級(jí)銣原子和的基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)的朗德因子和相鄰塞曼子能級(jí)間能量間隔的理論值列在下表中。相鄰子能級(jí)之間的數(shù)量差均為。在弱的外磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)較弱未能破壞耦合，必須考慮原子核的總角動(dòng)量和原子核的總磁矩的影響，用ＩＪ耦合后的和作為原子的總角動(dòng)量和總磁矩。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(lái)表征；而對(duì)，I=5/2，則由F=3和F=2來(lái)表征。天然銣中主要含有兩種同位素：，其含量分別約為28％和78％。F不同取值的個(gè)數(shù)為或。稱為核磁子，質(zhì)子質(zhì)量是電子質(zhì)量的1836倍，因此核磁子比波爾磁子小三個(gè)數(shù)量級(jí)。核的總角動(dòng)量的最大可測(cè)的分量值為。本實(shí)驗(yàn)觀測(cè)與線有關(guān)的能級(jí)的超精細(xì)結(jié)構(gòu)及其在弱磁場(chǎng)中的塞曼分裂。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。銣原子中價(jià)電子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量發(fā)生軌道—自旋耦合（LS耦合），得到電子總角動(dòng)量，其數(shù)值。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。3. 測(cè)定地磁場(chǎng)的垂直分量、水平分量及其傾角。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。光磁共振 (南京大學(xué)物理學(xué)院 江蘇南京 210000)摘要：光磁共振是利用光抽運(yùn)的方法，進(jìn)一步提高磁共振靈敏度的技術(shù)。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。2. 測(cè)定銣原子和的參數(shù)：基態(tài)朗德因子和原子核的自旋量子數(shù)。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(lái)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)。銣?zhǔn)且粌r(jià)堿金屬原子，有一個(gè)價(jià)電子，處于第五殼層，主量子數(shù)n=5,電子軌道量子數(shù)L=0,1,2,3…,n1,電子自旋S=1/2。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。的能級(jí)躍遷產(chǎn)生光譜線線()；的躍遷產(chǎn)生光譜線線（）。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~。當(dāng)時(shí)，原子核的總磁矩為朗德
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