铁磁共振实验

1、简介铁磁共振实验是了解铁原子中电子的磁共振现象。自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为E = hB0（1）其中：为旋磁比，h为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为h（2）其中：为交变电磁场的频率。当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：h = h B0（3）2 = B0（4）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。 实验设备a)   &#

2、160;     样品为铁氧体，提供实验用的铁原子。b)        电磁铁，提供外磁场，使铁原子能级分裂。c)        微波，提供能量，使低能级电子跃迁到高能级。d)        波导，单方向传导微波，使其通过样品。e)         波长表，测量微波的波

3、长。f)         谐振腔，其谐振频率与微波的频率相等，进入的微波与其谐振，样品即放在波峰处，该处的微波磁场与外磁场垂直。g)        固体微波信号源，产生9GHZ左右的的微波信号。h)        隔离器，使微波只能单方向传播。i)          衰减器，控制微波能量的

4、大小。j)          输出端，含有微波检波二极管，其输出电流与输入的微波功率成正比。k)        直流磁场电压源，给电磁铁提供励磁电流，改变输出电压的大小即可改变磁场的大小。l)          微安表，指示检波电流的大小。m)      微波电源，为固体微波信号源提供电源。

5、0;实验原理铁磁共振实际上是铁原子的电子自旋顺磁共振，电子能级裂距约为核磁能级裂距的1840倍。所以能级间跃迁所需的能量要比核磁共振需要的能量大的多，因此我们用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需的能量。在实验中微波的频率是固定的，其提供的能量h也是固定的。为使铁原子中电子能级间的能量差能等于该值，我们改变直流磁场的电压值，使外磁场磁感应强度B变化，因而使电子能级间的能量差hB随之改变，使其扫过微波能量值h，使等式h = hBr成立，产生铁磁共振。Br为谐振点处的磁感应强度值。 实验步骤:1测微波频率：打开微波电源，调节衰减器，使微安表有50A的指示。旋转波长表的螺旋测微器，微安表电

6、流指示逐渐减小，当电流达最小值时，读取螺旋测微器刻度值，对照刻度值与频率的关系对照表，得微波频率值。 测量次数1234刻度值（mm）2.9622.9632.9612.962刻度平均值：2.962mm对应频率： = 9006MHz旋转波长表的螺旋测微器，使微安表回到约50A的指示。2测IB曲线：旋开谐振腔上的样品盒旋钮，小心放入样品。将波导有样品的部分放入永磁铁的中心部分。将实验仪的磁场输出端接入永磁铁，逐渐加大励磁电流，记取励磁电流值I(A)，同时读微安表的读数I(A)，根据转换表将励磁电流值(A)转换为磁感应强度值B，作I-B曲线。（表格附后）据曲线求半高宽B，谐振点磁感应强度Br

7、(对应I(A)最小值)，和g因子。B=312-278=34 mTBr = 300 mTg = 2h/BrB-22/300*10-3*5.788*10-11 = 2.15h 普朗克常数B 玻尔磁子附实验数据表：I(A)I(A)B(mT) I(A)I(A)B(mT) I(A)I(A)B(mT)053.53.11.4849.2257.01.8562.0332.00.0553.211.81.5049.0261.01.8662.8335.40.1053.420.21.5348.1269.41.8763.0334.80.1553.929.01.5547.2275.01.8863.833

8、6.20.2054.037.51.5746.6277.41.8964.0337.60.2554.146.01.5845.8278.61.9064.2339.00.3054.155.51.5945.2279.81.9164.9339.40.3554.264.01.6044.8281.01.9265.0339.80.4054.372.81.6144.0283.01.9565.0341.00.4554.581.91.6243.2285.01.9764.9345.00.5054.690.91.6342.8287.02.0064.8351.00.5554.798.81.6442.0289.02.0564

9、.1360.00.6054.7106.01.6541.2291.02.1063.9370.00.6554.7115.01.6640.5292.82.1563.5379.00.7054.4125.01.6740.0294.62.2063.2381.00.7554.5135.01.6839.5296.42.2563.0391.00.8054.2145.01.6939.4298.22.3062.8400.00.8554.1150.01.7039.3300.02.3562.7409.00.9054.0159.01.7139.5302.02.4062.7419.00.9554.0175.01.7240.

10、0304.02.4562.8421.01.0053.8175.21.7341.0306.02.5062.6431.01.0553.5184.01.7442.2308.02.5562.5440.01.1053.2194.01.7544.1310.02.6062.3449.01.1552.8201.01.7645.9312.02.6562.2458.01.2052.3210.01.7749.2314.02.7062.2460.01.2552.0217.51.7851.5316.02.7562.1468.01.3051.4226.01.7953.0318.0   1.3550.8235.01.8055.0320.0   1.3850.4239.51.8157.2