自旋动力学第八章 核自旋的哈密顿量.ppt

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1、第八章核自旋的哈密顿量NuclearSpinHamiltonian核自旋的运动：SchrödingerequationHamiltonian（能量）8NuclearSpinHamiltonian核自旋与外加磁场的相互作用静磁场，Zeeman作用射频磁场，操纵自旋相互作用性质和类别：相互作用的大小、时间尺度NMR谱，弛豫能级修正或分裂，本征态混合（能级混合）NMR谱特征核自旋哈密顿性质，大小8NuclearSpinHamiltonian8.1SpinHamiltonianHypothesisInteractions:核-外磁场作用（externalmagneticfield）核-核（nucl

2、eus-nucleus）核-电子（nucleus-electron）FullHamiltonianandoperator（完整H算符)包括所有上述粒子间相互作用positions,velocities,andspinstatesofalltheelectronsandnuclei.NuclearspinHamiltonian:dependingonthedirectionsofthenuclearspinpolarizations.themagneticandelectricalinfluencesoftherapidlymovingelectrons:AverageandNuclearS

3、pinHamiltonianElectromagneticInteractionsElectric(quadrupolar)magneticexternalmagneticfield(staticB0;RFfield:Brf(t)internalmagneticinteractions(dipole-dipole;J-coupling)掌握：相互作用性质和类别能级修正或分裂，本征态混合（能级混合），弛豫四极相互作用电磁相互作用8.2ElectromagneticInteractions核与环境的相互作用（Thenucleusinteractswithitsenvironment）：与电场作

4、用（itinteractswithelectricfields）与磁场作用（it(magneticmoment）interactswithmagneticfields）Anisotropic:electromagneticInteractionsOrientationdependenceofthenuclearenergyQuadrupolarinteraction(I>1/2)（电磁相互作用）电场磁场8.2.1ElectricspinHamiltonianTheelectricenergydependsonnucleusorientationwithrespecttotherestoft

5、hemolecule.高能量组态低能量组态完全电性相互作用核自旋算子？？？电性质的自旋Helec(I>1/2)四极核：非球形电荷分布取向相关(r)处于电势场(r)中核的电势能：(r)---核的电荷密度核中心处的电势物理意义点电荷-电势场的作用能量电偶极矩-电场的作用能量电偶极矩-电场强度核：中心对称的电荷分布无偶极矩，但电荷分布不均？位于电势场中核张量。。电场强度的梯度电四极矩电四极矩电四极矩-电场梯度的作用能量xyQxx,Qyy,QzzQxy,Qxz,QyzQyx,Qzx,Qzy(r)核：中心对称的电荷分布氢原子的轨道：核-外电势场的相互作用：核的电多极子:外电势场电场梯度电场电

6、势球形电荷电偶极电四极矩完全静电库伦互作用核自旋算子？？？8.2.1ElectricspinHamiltonian电场梯度V(2)（核所处的环境）（thegradientoftheelectricfield）Theelectricenergydependsonnucleusorientationwithrespecttotherestofthemolecule.高能量组态低能量组态完全静电库伦互作用核自旋算子？？？作用于核处的电场梯度0（核周围电荷分布）非球称性核：非球对称的电荷分布（核固有）四极相互作用0，两个要素：核-环境的电性作用电四极矩（核固有电荷分布）电四极矩：核zz核：非球

7、对称的电荷分布（核固有）四极相互作用与作用于核处的电场梯度密切相关（核周围电荷分布）球或立方对称环境非球对称电荷环境电场梯度V(2)=013C2D电场梯度V(2)08.2.2磁性的自旋相互作用Magneticspininteractions8.3.1Spininteractions:summary8.3ExternalandInternalSpinInteractions8.4ExternalMagneticField