光磁共振论文

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1、光磁共振解为梅摘要：本文分析了各种情况下的抽运信号，并利用扫场法及最小二乘法测定gF因子,最后通过调节垂直磁场线圈电流的大小，来改变垂直方向磁场对光磁共振信号的影响，从而测定地球磁场的垂直分量。关键词：磁共振信号；扫场；光抽运OpticalMagneticResonanceXieweimeiAbstract:thispaperintroducesandanalysestheopticalpumpingindifferentobservationconditions・Andusethesweepingmagneticfieldandmethodofdatafit

2、tingtomeasuretheLandeg-factorinopticalmagneticresonance・Thenthroughtheadjustmentoftheverticalfieldcoilelectriccurrentsize,wecanchangetheverticaldirectionmagneticresonancesignalinfluence,thusdeterminetheterrestrialmagneticfieldtheverticalcomponentsize.Keywords:magneticresonance;sweep

3、ingmagnetic;opticalpumping一、基本原理塞曼能级的形成——核自旋磁矩与电了口旋及轨道运动而产生的磁矩间的相互作用，造成原子精细能级的进一步分裂，产生超精细结构。当原子处于弱磁场B中时，由于原子总磁矩角,和B的相互作用使原了的超精细能级进-步分裂形成塞曼支能级，超精细结构中的每个能级F将分裂为2F+1个能级，其间距基本是相等的，能级差AE=bB，其中乂二为波尔磁子。钏原子体系一般处于热厂B2叫平衡状态，原子在任意两个能级Hl、H2间的分布由波尔兹曼因子itAE^=eKT决定。在御原子光泵实验中，御样品泡的温度约为50°C,御h2匕原子的两

4、精细能级之间的能级差AE»KT所以原子主要分布在基态的能级上，而分布在笫一激发态的能级上的相对很少。而对超精细能级及塞曼支能级，由于AE«KT,所以原子在超精细能级及塞曼支能级间的分布几率是相等的。两态之间跃迁的几率与两态之间的能级差有关，Qnk=已爲Ek,En、Ek分别为N态和K态的能量，CO=69NK时才发生共振跃迁，％k〉0对应共振吸收；©k＜（）对应共振辐射。光抽运——起初，按照波尔兹曼分布，基态各塞曼了能级上御原了数目基本相同。偏振光开始照射时，叫=+2能级以外的其他能级上的许多原子被激发，因而对偏振光有强烈的吸收作用,透射光就很低。随着原子被抽运到

5、+2能级上，其他能级上的粒子不断减少，对光抽运信号的吸收就会变弱，透射光的强度逐渐变大。当抽运和弛豫达到动态平衡吋,透射光就达到并保持最大值。透射光强的这种变化是由抽运作用是否发生及程度如何决定的，因而这就是“抽运信号”。当加入偏振光之后，要通过示波器观察光抽运信号，必须要加入周期性变化的磁场（即扫场），使偏极化T波尔兹曼能级简并T再次形成偏极化的循环过程可以进行。磁共振——固体在恒定磁场和高频交变磁场的共同作用下，在某一频率附近对高频电磁场产生的共振吸收现象。在恒定的磁场下，固体发生磁化，固体屮的元磁矩均要绕外磁场进动。由于存在阻尼，这种进动就会很快的衰减掉

6、。若在垂直于恒定磁场的方向上加上一高频电磁场，当频率与进动频率一致吋，就会从交变电磁场中吸收能量以维持进动，固体对入射的高频磁场能量在上述的频率处产生一个共振吸收峰。在本实验中，在原子因为光抽运而偏极化之后，加上合适的射频场(与使得原子发生塞曼分裂的磁场相垂直)就会激发塞曼子能级间的磁共振,大量的原子从+2能级上跃迁到塞曼的其他子能级上。这就是说一旦发生磁共振+2能级以外的各能级上就会乂有许多原子，在偏振光的照射下，他们必然受激发而被抽运。随着它们被激发就会出现对入射光的吸收。可见这次抽运光的吸收取决于磁共振是否发生及发生的程度，这就是“共振信号”。扫场的斜率

7、与抽运信号的关系一一御泡对光的吸收强度仅在磁场过零点附近很灵敏的相应的磁场变化，故当磁场过零处的斜率很大吋磁场迅速变向，系统在短时间内处于非平衡状态，伴随着对左旋偏振光的强烈吸收，出现较尖锐较强的吸收峰；而当磁场斜率过零很缓，相当于磁场正以很缓的速度在零点附近变化，此时出现的吸收峰强度较小，岀现吸收退化为平缓的下降。二、实验内容(1)抽运信号的观测通过调节垂直方向上的亥姆霍兹线圈的电流的大小及方向，使得垂直方向的磁场值为零，即线圈产牛的磁场与地磁场的垂直分量相抵消。调节水平方向上的亥姆霍兹线圈的电流的大小及方向，扫场直流部分Bdc刚好抵消地磁场的水平分量，即水

8、平方向上的磁场是关于横坐标对称，抽运信