核磁共振的稳定吸收实验报告

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1、实验预习部分成绩评定教师签名嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1、了解核磁共振原理2、利用核磁共振方法确定样品的旋磁比γ、朗德因子gN和原子核的磁矩μI3、用核磁共振测磁场强度二、实验仪器和用具：核磁共振实验仪主要包括磁铁及调场线圈、探头与样品、边限振荡器、磁场扫描电源、频率计及示波器。三、实验原理：4实验预习部分1．单个核的磁共振通常将原子核的总磁矩在其角动量方向上的投影称为核磁矩，它们之间的关系通常写成为电子电荷；为质子质量；为朗德因子。对氢核来说，按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定式中，为普

2、朗克常数。I为核的自旋量子数，可以取对氢核来说把氢核放入外磁场中，可以取坐标轴ｚ方向为的方向。核的角动量在方向上的投影值由下式决定（2—3）式中称为磁量子数，可以取。核磁矩在方向上的投影为（2—4）式中称为核磁子，是核磁矩的单位。根据量子力学中的选择定则，只有的两个能级之间才能发生跃迁，这两个能级之间的能量为由这个公式可知：相邻两个能级之间的能量差与外磁场的大小成正比，磁场越强，则两个能级分裂也越大。如果实验时外磁场为，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核，如果电磁波的能量恰好等于这时氢核两能级的能量差，即（2—7）则氢核就会吸收电磁波的能量，由的能级跃迁到的能级，这

3、就是核磁共振的吸收现象4实验预习部分式（２—７）就是核磁共振条件。为了应用上的方便，常写成（2—8）1．核磁共振信号的强度上面讨论的是单个的核放在外磁场中的核磁共振理论。但实验中所用的样品是大量同类核的集合。如果处于高能级上的核数目与处于低能级上的核数目没有差别，则在电磁波的激发下，上下能级上的核都要发生跃迁，并且跃迁几率是相等的，吸收能量等于辐射能量，我们就观察不到任何核磁共振信号。只有当低能级上的原子核数目大于高能级上的核数目，吸收能量比辐射能量多，这样才能观察到核磁共振信号。在热平衡状态下，核数目在两个能级上的相对分布由玻尔兹曼因子决定：（2—10）由式(2—10)可

4、以看出，温度越高，粒子差数越小，对观察核磁共振信号越不利。外磁场越强，粒子差数越大，越有别于观察核磁共振信号。一般核磁共振实验要求磁场强一些，其原因就在这里另外，要想观察到核磁共振信号，仅仅磁场强一些还不够，磁场在样品范围内还应高度均匀，否则磁场多么强也观察不到核磁共振信号。原因之一是，核磁共振信号由式（2—7）决定，如果磁场不均匀，则样品内各部分的共振频率不同。对某个频率的电磁波，将只有少数核参与共振，结果信号被噪声所淹没，难以观察到核磁共振信号。4实验预习部分四、实验步骤：（1）首先将探头旋进边限振荡器后面指定位置，并将测量样品插入探头内；（2）将磁场扫描电源上“扫描输

5、出”的两个输出端接磁铁面板中的一组接线柱（磁铁面板上共有四组，是等同的，实验中可任选一组），并经磁场扫描电源机箱后面板上的接线头与边限振荡器后面板上的接头用相关线连接；（3）将边限振荡器的“共振信号”输出用Q9线接示波器“CH1通道”或者“CH2通道”，“频率输出”用Q9线线接频率计的A通道(频率计的通道选择：A通道，即1HZ—100MHZ;FUNCTION选择：FA;GATETIME选择：1S)；（4）移动边限震荡器将探头连同样品放入磁场中，并调节边限振荡器机箱低部四个调节螺丝，使探头放置的位置保证使内部线圈产生的射频磁场方向与稳恒磁场方向垂直；（5）打开磁场扫描电源、边

6、线振荡器、频率计和示波器的电源，准备后面的仪器调试。（6）调出共振信号后，记下此时频率计的读数，用特斯拉计测出样品所在处的磁场强度。（7）用平均法或线性模拟计算样品（核）的旋磁比、朗德因子和磁矩（8）与理论值进行比较，进行误差分析4实验预习部分五、实验数据记录：4实验预习部分4实验预习部分六、实验数据处理：4实验预习部分4实验预习部分4实验预习部分七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：4