光泵磁共振.pptx

光泵磁共振.pptx光泵磁共振实验原理光磁共振光抽运磁共振弛豫过程光抽运当有外磁场存在时,原子的超精细结构进一步发生塞曼分裂。其磁量子数为mF=F,F-1,…,(-F),每一个超精细能级分裂成(2F+1)个塞曼能级,对于塞曼分裂现象。μF与外场B的相互作用能为E=gFμBmFB,相邻塞曼能级间隔为ΔE==1L=052P3/2J=3/252P1/2J=1/252S1/2J=1/2F=32102121mF210-1-2-101210-1-2-101精细结构超精细结构塞曼分裂光抽运入射左旋圆偏光D1σ+选择定则:ΔL=+1,ΔF=±1,0;ΔmF=±152S1/2态的mF=+2的能级的粒子不能跃迁原子“抽运”到52S1/2的mF=+2的能级上,其他能级上可以吸收D1σ+光的原子数目越来越少,造成各子能级上粒子数的不均匀分布,称为偏极化。此时,原子对D1σ+光的吸收越来越少,于是透过吸收池的光由弱变强,直到平衡时透过光强不再变化。这就是光抽运现象和由透过吸收池的光强变化测量光抽运现象的基本原理。52P1/252S1/2弛豫过程磁共振塞曼能级的差ΔE=(磁场方向)上加一射频线偏振场:B1=2B0coswt将其进行正交分解:BX=B0coswtBy=B0sinwtBX=B0coswtBy=-B0sinwt左旋右旋光磁共振光抽运和磁共振同时进行要想在实验中观测到磁共振现象,需要人为的在基态塞曼子能级间造成显著的粒子数差,这一任务就由光抽运完成。射在样品上的D1σ+光的一方面是起光抽运作用,另一方面透过样品的D1σ+光又可兼作探测光,即一束光起了抽运与探测两个作用。实验内容(一)创建实验系统射频源辅助源光泵磁共振装置示波器K观察光抽运信号断开射频源,与扫场线圈和示波器连接,输出方波。用指南针判断地磁场方向,使方波磁场与地磁场水平分量相反。调节水平磁场与垂直磁场为0,旋转起偏镜,在示波器上看到部分光被吸收的信号。调节起偏透镜方向和垂直磁场的大小方向,使吸收信号最强。这时垂直磁场与地磁场的垂直分量抵消,且入射光为D1σ+光,在示波器上可以看到:测量87Rb的gF值选择三角波扫场,保持垂直磁场与地垂直磁场相互抵消,调节扫场水平场,与地磁场方向一致。调节水平场大小,使水平磁场为定值。此时,发生光磁共振,在示波器上观察到A图:hν1=gFμB(B水平+B地水平).再调节水平场方向与地磁场水平分量及扫场方向相反,再次发生光磁共振,观察到B图:hν2=gFμB(|B水平|-|B地水平|)于是有:hν1+hν2=2gFμBB水平,这样就消除了地磁场的干扰,从而求出gF的值。由于85Rb和87Rb都会发生共振,其中87Rb的共振频率高,所以87Rb的取值应选共振频率较大的一组。AB