光磁共振实验的测量方法研究-本科论

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1、学号:2011301020005密级________________武汉大学本科毕业论文光磁共振实验的测量方法研究——武汉地区地磁场的测量院（系）名称：物理科学与技术学院专业名称：物理学基地班学生姓名：胡占成指导教师：吴奕初教授二○一五年五月郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的

2、知识产权归属于培养单位。本人签名：日期：摘要目前对于“利用光磁共振实验测量地磁场”的测量方法多局限在抵消地磁场垂直分量的前提下进行。然而利用垂直电流抵消地磁场垂直分量的方法并不精确。基于此，本文在对光磁共振实验原理的深入了解的基础上，对光磁共振测量地磁场的诸多方法一一进行了研究，并把这些方法测得的武汉地区的地磁场进行了对比。然后通过对共振条件以及竖直方向的磁场对其影响的分析，提出了在不抵消竖直方向磁场的前提下利用光磁共振实验测量地磁场的改进方法，并用改进方法测得的结果与其他方法的结果做了比较。最终测得武汉地区（武汉大

3、学物理楼）地磁场强度在（0.423,0.445）Gs范围内。关键词：光磁共振；光抽运效应；朗德因子；地磁场ABSTRACTForthemethodsof“usingOptical-magneticresonanceexperimenttomeasuregeomagneticfieldarelimitedinunderthepremiseofoffsettotheverticalcomponentofgeomagneticfield.Butusingthemethodsofverticalcurrentoffsetve

4、rticalcomponentofgeomagneticfieldisnotaccurate.Basedonthis,thisarticlestudiedmostmethodsofusingOptical-magneticresonanceexperimenttomeasuregeomagneticfieldonthebasisofdeepunderstandingoftheprincipleofOptical-magneticresonance,andcomparedthemeasurementsresultabo

5、utgeomagneticfieldinWuhan,Chinaofthesemethods.Andthenthroughtheanalysisoftheresonanceconditionandtheinfluenceonitofverticaldirectionofthemagneticfield,putforwardtheimprovedmethod,whichisusingoptical-magneticresonancetomeasuregeomagneticfieldonthepremiseofnotoff

6、settheverticalmagneticfield,andcomparedtheexperimentdataandresultofimprovemethodwithothermethods.gKeywords:Optical-magneticresonance;Optical-pumping;Ffactor;geomagneticfield.目录1绪论1.1研究背景……………………………………………………………………………11.2本课题的研究目的、内容及意义………………………………………………12实验原理与装置2

7、.1概述…………………………………………………………………………………32.2Rb原子基态和最低激发态的能级………………………………………………32.2.1概述………………………………………………………………………………32.2.2L—S耦合…………………………………………………………………………42.2.3I—J耦合…………………………………………………………………………42.2.4在外磁场作用下发生塞曼分裂……………………………………………52.3圆偏振光对Rb原子的激发与光抽运效应…………………………………52

8、.4弛豫过程……………………………………………………………………………62.5塞曼能级之间的磁共振…………………………………………………………72.6抽运信号与共振的探测…………………………………………………………72.7实验装置说明……………………………………………………………………83朗德因子g的测定F3.1抵消地磁场竖直分量…………………