光泵磁共振.ppt

光泵磁共振材料物理0810313晏敏光泵,也称光抽运,是借助于光辐射获得原子基态超精细结构能级或塞曼子能级间粒子数的非热平衡分布的实验方法。光泵磁共振是1955年法国科学家卡斯特勒发明的。此技术一方面光抽运改变了磁能级上的粒子数分布,使更多的粒子参与磁共振,另一方面采取光探测方法,把探测灵敏度提高七八个数量级。1、了解光泵磁共振的基本原理,学****光抽运信号的观测方法。2、测量铷原子的g因子。3、测量地磁场。一、实验目的:原子能级图铷Rb是一价碱金属,天然铷有两种同位素,即和。铷的基态,最低激发态是和。从5P到5S的跃迁有两条光谱线和,如图所示,即铷原子的光谱精细结构。(一)光抽运原理二、实验原理:考虑核自旋角动量,与耦合角动为,而由F标志的分裂,称为铷原子光谱的超精细结构。原子能级图当处于外磁场的环境中,原子的超精细结构能级将进一步发生塞曼分裂,磁量子数为对于塞曼分裂,与外磁场B相互作用能为其中,是波尔磁子相邻塞曼能级间隔为:塞曼分裂相邻塞曼能级间隔为设B的方向为Z,在垂直于Z方向上加一射频偏振场分解成在X和Y方向上的四个分量当时,左旋偏振场与原子总磁矩进动方向一致,调节射频场的频率与拉莫尔角频率相等,则系统发生吸收或感应跃迁,即磁共振原理光磁共振是光抽运和磁共振同时进行的物理过程。在正常情况下,粒子在基态各塞曼子能级上的分布是均匀的。用射频场去诱导子能级间的磁共振跃迁时,相应能级间的跃迁几率基本相等。宏观上看,没有电磁能量的净吸收或净发射,无法检测到磁共振现象。利用光抽运造成各塞曼子能级间粒子数的差异。射到样品上的光一方面起到光抽运的作用,另一方面透过样品的光作探测光,使一束光起到抽运与探测两个作用。光磁共振三、实验装置(一)观察光抽运信号连接实验装置,让扫描场输出方波,利用指南针判断地磁场方向,调节起偏镜和H垂直,使H垂直与地磁场的H地垂直相消四、实验内容