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1、光泵磁实验原理简介铷（Rb）原子能级的超精细结构和塞曼分裂光抽运效应及偏极化的保持塞曼子能级间的磁共振和光探测第1页/共11页铷（Rb）原子能级的超精细结构和塞曼分裂第2页/共11页光抽运效应及偏极化的保持 在磁场中，原子在各子能级上的数目按玻耳兹曼分布，当用左旋圆偏振光 照射气态铷原子时，根据光跃迁选择定则 第3页/共11页塞曼子能级间的磁共振和光探测 在弱磁场中，相邻塞曼子能级间的能量差由（1）式给出。对于87Rb，因光抽运，大量原子都聚积到基态F=2， =+2能级上，偏极化达到饱和。这时在垂直于B的平面内施加一个频率为 的射频场B1，当满足磁共振条件 （2） 时,在塞曼子能级间产生感应跃

2、迁，称为磁共振。第4页/共11页实验装置第5页/共11页测量地磁场垂直分量 常规方法是,调节垂直磁场电流的大小,使光抽运信号幅度最强,这次垂直磁场线圈产生的磁场大小就等于地磁场垂直分量大小 在实验时,由于仪器精度限制和个人观察结果不同,导致结果存在一定的误差.第6页/共11页A 为垂直磁场方向与地磁场方向相反 B 为垂直磁场方向与地磁场方向相同第7页/共11页 用B1,B1代表水平磁场,B2和B2为垂直磁场,B3和B3为地球磁场垂直分量, B和B为合磁场. 同向时: hv= (B1+ B2+ B3)反向时: hv= (B1 +B2 +B3)B2= B2 = B3= B3=-(B1+B1)/2

3、I* (Gs) I* (Gs) = B3= (I-I)* (Gs)第8页/共11页实验时,先将水平场方向,扫场方向和地磁场水平方向调为同一方向,扫场信号幅度调到0.4v(峰峰值),在3种不同情况下采集数据1,水平磁场线圈的电流为50mA,并分别加上600,700,800KHz的射频场2,水平磁场线圈的电流为100mA,并分别加上600,700,800KHz的射频场3,射频场频率固定为700KHz,并分别加上50,60,70,80,90,100mA的水平磁场电流在以上不同条件下,找到磁共振信号并记录垂直磁场线圈电流的大小,然后将垂直磁场电流反向,再找到另一共振电流,也记录下来.第9页/共11页总结 该方法计算过程中销去了一些难以测量的变量, 最后结果只与垂直磁场线圈电流大小有关 这种方法也会因各个人对磁共振信号出现的把握时机判断不一致而产生误差,

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