




已阅读5页,还剩1页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
薅肂羂蒅蒁肁肄芈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈蚅膁莅蒄蚅芃薀螃螄羃莃虿螃肅蕿薅螂膇莁薁螁莀膄衿螀聿蒀螅蝿膂节蚁蝿芄蒈薇螈羃芁蒃袇肆蒆螂袆膈艿蚈袅莀蒄蚄袄肀莇薀袃膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羁膅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈节螃羄膀蒇虿肃节芀薅肂羂蒅蒁肁肄芈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈蚅膁莅蒄蚅芃薀螃螄羃莃虿螃肅蕿薅螂膇莁薁螁莀膄衿螀聿蒀螅蝿膂节蚁蝿芄蒈薇螈羃芁蒃袇肆蒆螂袆膈艿蚈袅莀蒄蚄袄肀莇薀袃膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羁膅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈节螃羄膀蒇虿肃节芀薅肂羂蒅蒁肁肄芈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈蚅膁莅蒄蚅芃薀螃螄羃莃虿螃肅蕿薅螂膇莁薁螁莀膄衿螀聿蒀螅蝿膂节蚁蝿芄蒈薇螈羃芁蒃袇肆蒆螂袆膈艿蚈袅莀蒄蚄袄肀莇薀袃膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羁膅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿羆羅葿蒅羅肈节螃羄膀蒇虿肃节芀薅肂羂蒅蒁肁肄芈袀肁芆薄螆肀荿莆蚂聿肈薂薈蚅膁莅蒄蚅芃薀螃螄羃莃虿螃肅蕿薅螂膇莁薁螁莀膄衿螀聿蒀螅蝿膂节蚁蝿芄蒈薇螈羃芁蒃袇肆蒆螂袆膈艿蚈袅莀蒄蚄袄肀莇薀袃膂薃蒆袃芅莆螄袂羄薁蚀袁肇莄薆羀腿蕿蒂罿芁莂螁羈羁膅螇羇膃蒀蚃羇芆芃蕿羆羅 6-2 光泵磁共振实验报告 by 物理学院 00904149 刘纩实验时间:2012-3-15实验仪器:TDS2002示波器,光磁共振实验装置,DH807型光磁共振实验装置电源及辅助源,YB1631功率函数信号发生器。实验目的:1. 了解原子的能级、精细结构、超精细结构、塞曼能级分裂2. 了解光抽运现象的原理和应用3. 学会利用光抽运现象来研究原子超精细结构塞曼子能级的磁共振实验原理:铷是一价碱金属,其原子基态是5S1/2,即轨道角动量量子数L=0,自旋S=1/2,轨道角动量与自旋耦合后的电子总角动量为J=1/2。其最低激发态是5P1/2 和5P3/2 双重态,是由LS耦合产生的,J分别为1/2与3/2。在5P和5S之间的跃迁为铷原子的第一条线,是双线,前者到5S1/2为D1,后者到5S1/2为D2。再考虑到电子总角动量(量子数为J)与原子核自旋(量子数为I)的耦合作用之后,原子总角动量的量子数F=I+J,I+J-1,I-J。故而85Rb的基态有F=3及F=2,87Rb的基态有F=2及F=1。由F量子数表征的能级称之为超精细结构能级。原子总角动量PF与总磁矩F之间的关系为: F=-gFe2mPF gF=gJFF+1+JJ+1-I(I+1)2F(F+1)其中 gJ=1+JJ+1-LL+1+S(S+1)2J(J+1) 在磁场B0中原子的超精细结构能级产生塞曼分裂,磁量子数mF=F,F-1,-F. 即分裂成2F+1个能量间隔基本相等的塞曼子能级。相邻塞曼子能级之间(mF=1)的能量差为: EmF=gFBB0在实验中,我们用频率为的光来对原子进行激发时,满足h=E 时即发生光吸收,且原子跃迁满足选择定则:L=1; F=1,0; mF=+1 (入射光为+)0 (入射光为)-1 (入射光为-)所以,当入射光为左旋圆偏振时,原子只能发生磁量子数改变为+1的跃迁,当使用D1+时,则基态处于mF=+2的粒子跃迁概率为零,而由激发态退激发回基态的粒子返回基态各子能级的概率是相等的,这样经过若干次循环之后,基态mF=+2的子能级上的粒子数就会大大增加,相当于大量粒子被抽运上去,此即为光抽运效应。在垂直于B0的方向上加一圆频率为1的射频场B1,当满足共振条件h1/2=EmF=gFBB0时,塞曼子能级之间发生磁共振。即由于射频场而发生感应跃迁,主要表现为mF=+2上的原子跃迁到mF=+1,此过程与之前所述的光抽运效应达成动态平衡,此时由于处于mF=+2之外能级上的粒子增多,遂导致对D1+光的吸收增大。实验步骤及对即时数据的初步处理:1. 不加水平场只加方波扫场,观测光抽运信号,测得弛豫时间为9ms。2. 87Rb和85Rb的g因子测量。原理公式为:gF=/BB/h,可改写成:=BgFhB,而B=B平行+BS+Be,第一项为所加水平场,第二项为水平扫场,第三项为地磁场的水平分量。方法一:使射频场频率从800kHz到1200kHz之间变化,每次变化50kHz。每取定一个频率值时,改变水平场的大小直至观测到共振信号(每个频率值下有两次共振峰出现,先出现的为87Rb,后出现的为85Rb),即光吸收加强的信号。记录此时产生水平场的线圈中的电流值。由上述改写成的公式,通过线性拟合分别计算出87Rb和85Rb的gF值,并和理论计算结果相比较。由线圈电流计算磁场的公式:B=(16/53/2)(NI/r)*10-3G水平线圈N=250,r=0.2366m即时记录数据如下:/kHzI(87Rb)/AB/GI(85Rb)/AB/G8000.1410.6700.2621.248500.1550.7360.2841.359000.1710.8120.3071.469500.1870.8880.3301.5710000.2010.9550.3531.6810500.2161.030.3761.7911000.2311.100.3971.8811500.2461.170.4202.0012000.2611.240.4422.10 方法二:取定射频场频率=1000kHz,可测得一组数据,包括两种同位素发生共振时的水平场电流,可计算得相应的所加水平磁场。之后利用公式I(87Rb)=0.204A,I(85Rb)=0.355A,=BgFh(B平行+BS+Be),将水平场反向,则公式变成=BgFh(B平行-BS-Be)。二者相加则得到:2=BgFh(B平行正+B平行反)。即时数据如下:未反向I(87Rb)/AB/GI(85Rb)/AB/G0.2040.9690.3551.69反向后I(87Rb)/AB/GI(85Rb)/AB/G0.4061.930.5572.653. 地磁场水平分量的测量。方法与上面的方法二类似,只不过在磁场改变方向时将水平场与扫场均变向,则公式成为:=BgFh(B平行+BS-Be),与原公式相减,由于水平扫场大小不发生改变,故有:B平行=2Be。初始数据如下:未反向I(87Rb)/AB/GI(85Rb)/AB/G0.3351.590.4862.31反向后I(87Rb)/AB/GI(85Rb)/AB/G0.4051.920.5552.64实验结果:1.光抽运过程的弛豫时间为9ms。2.对gF的测量计算方法一:由表格中数据拟合得到对于B平行的线性关系为:对于87Rb,=697.6B平行(G)+333.4(kHz)对于85Rb,=465.0B平行(G)+221.5(kHz)且B/h=1.3996MHz/G=1399.6kHz/G 则:对于87Rb,计算得gF=0.498,理论值为1/2;对于85Rb,计算得gF=0.332,理论值为1/3。方法二:由所推导公式得:对于87Rb,gF=0.493; 对于85Rb,gF=0.330。3.对地磁场水平分量的测量计算:对于87Rb,B平行=0.333G;对于85Rb,B平行=0.328G故B平行=0.330G,故Be=0.165G。思考:1. 如果不用一个垂直磁场来抵消地磁场的垂直分量的话,由于垂直方向存在磁场,故圆偏振光进入与原子作用的区域之后由于感应到垂直方向的磁场成为椭圆偏振光,可分解为一个左旋圆偏振与一个右旋圆偏振。其中右旋光的作用是把原子抽运到mF=-2的能级上,影响原子的偏极化,使光吸收信号一直较强,进而影响实验信号的观测。由于与磁共振过程相伴随的有对光吸收强度的变化,故光抽运探测磁共振将一个直接测量下的低频射频光子(110MHz)转换为一个光频光子(108MHz),使得信号功率提高了78个数量级。 薅薁膁芄莈羀膀莆蚃袆膀葿蒆螂腿膈蚂蚈膈芀蒅羆芇莃蚀袂芆蒅蒃螈芅膅蚈螄袂莇蒁蚀袁葿螇罿袀腿蕿袅衿芁螅螁袈莄薈蚇羈蒆莁羆羇膆薆袂羆芈荿袇羅蒀薄螃羄膀蒇虿羃节蚃羈羂莅蒅袄羂蒇蚁螀肁膆蒄蚆肀艿虿薂聿莁蒂羁肈膁螇袇肇芃薀螃肆莅螆虿肆蒈蕿羇肅膇莁袃膄芀薇蝿膃莂莀蚅膂肂薅薁膁芄莈羀膀莆蚃袆膀葿蒆螂腿膈蚂蚈膈芀蒅羆芇莃蚀袂芆蒅蒃螈芅膅蚈螄袂莇蒁蚀袁葿螇罿袀腿蕿袅衿芁螅螁袈莄薈蚇羈蒆莁羆羇膆薆袂羆芈荿袇羅蒀薄螃羄膀蒇虿羃节蚃羈羂莅蒅袄羂蒇蚁螀肁膆蒄蚆肀艿虿薂聿莁蒂羁肈膁螇袇肇芃薀螃肆莅螆虿肆蒈蕿羇肅膇莁袃膄芀薇蝿膃莂莀蚅膂肂薅薁膁芄莈羀膀莆蚃袆膀葿蒆螂腿膈蚂蚈膈芀蒅羆芇莃蚀袂芆蒅蒃螈芅膅蚈螄袂莇蒁蚀袁葿螇罿袀腿蕿袅衿芁螅螁袈莄薈蚇羈蒆莁羆
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 护理肿瘤病人礼仪培训
- 江西省婺源县2024-2025学年初三学生调研考试数学试题含解析
- 江苏省永丰初级中学2024-2025学年七校联考高考物理试题一模试卷含解析
- 中国计量大学现代科技学院《中医药学概论》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 丽水职业技术学院《音乐文献检索与论文写作》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 渭南市澄城县2024-2025学年五年级数学第二学期期末教学质量检测模拟试题含答案
- 山西药科职业学院《医学细胞生物学讨论》2023-2024学年第一学期期末试卷
- 江苏省泰州市泰兴市黄桥教育联盟重点名校2025届初三下学期联考(二)语文试题试卷含解析
- 江苏大学京江学院《校园音乐活动策划》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 内蒙古艺术学院《教你玩转信息化学习》2023-2024学年第二学期期末试卷
- 室内装修赶工措施方案
- 场地移交确认书
- 叉车保养计划表(共10页)
- 空调维修材料费清单
- (完整版)最全安全检查表
- 安全生产检查记录表(范表)
- 企业总经理聘用合同范本
- 土木工程行业人才需求缺口与本科院校就业压力之间的矛盾分析
- U型管卡标准(共7页)
- 汉字书法课件模板:虛_篆书41种写法
- 工程部(资料员)绩效考核
评论
0/150
提交评论