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1、第二节 地磁绝对观测原理一、地磁场总强度的观测原理1. 核旋观测原理（1）原理 氢质子:自旋、具有质量(m)和电荷(+e)具有带有动量矩的磁矩(Mp) 强磁场 弱磁场排列 ?拉莫尔旋进:如同陀螺在地面上边自旋边以重力方向为轴转动一样, 边自旋边绕弱磁场转动。氢质子的拉莫尔旋进:氢质子的自旋动量矩(P)和自旋磁矩(Mp)同时绕地磁场(F)以角速度作旋进。 返回拉莫尔旋进频率fp 与F 的关系:返回观测原理以原子核的物理常数(rp)为基础,根据质子在地磁场中作拉莫尔旋进时,旋进频率fp 与质子所处空间的地磁场大小成正比的原理来测量地磁场大小G856质子旋进磁力仪（2）原理的实现传感器: 装水密封容
2、器功能: 提供大量氢质子密绕螺线管线圈: 功能: 通电 激化作用使氢质子定向排列,产生合成的带有动量矩的自旋磁矩不通电 接收作用接收氢质子绕地磁场旋进的频率信号反向串联,抗干扰(2) 主机:测量、显示旋进频率大小, 并使显示数字代表地磁场大小复习：地磁观测系统由哪几部分构成？各自的功能是什么？什么是氢质子的拉莫尔旋进？观测F的核旋原理的根据是什么？2. 双共振原理能级：现代量子物理学认为原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应能量也是不连续的。这些能量值就是能级。 能级跃迁：指微观粒子量子状态的变化包括从高能态到低能态以及从低能态到高能态当粒子由于受热，碰撞或辐射等方式获得了相当于两个能级之差
3、的激发能量时，他就会从能量较低的初态跃迁到能量较高的激发态，但不稳定，有自发地回到稳定状态的趋势。在释放出相应的能量后，粒子自动地回到原来的状态，这些行为称为跃迁，遵守严格的量子规则。核磁共振：自旋的原子核在外磁场和电磁波的作用下，从低磁能级向高磁能级跃迁的现象。产生核磁共振的条件是：原子核必须是自旋的，即自旋量子数I不为零；自旋的原子核必须置于强大、均匀的外加磁场中，外加磁场的作用是使原来处于简并态的自旋原子核产生高低磁能级的分裂；辐射电磁波，电磁波的能量与自旋原子核高低磁能级差相等或匹配，其作用是使处于低能级的自旋原子核向高磁能级跃迁，产生核磁共振。双共振：是借助于核磁共振对电子顺磁共振的
4、影响来观察核磁共振的一种方法。Overhauser效应：也称为动态核极化。1953年美国的A.W.奥佛好塞指出，在包含电子磁矩和核磁矩相互作用体系中，如果使其人中导电电子的顺磁共振饱和，这时的核极化强度与正常热平衡条件下的核极化强度相比,增强一千余倍。 原理：Overhauser磁力仪3. 光泵原理光泵：是光泵磁共振的简称。它是利用光抽运效应来研究原子基态和激发态的超精细结构塞曼子能级间的磁共振。光抽运效应当原子经历无辐射跃迁过程时，则粒子返回基态各子能级的几率是相等的，这样经过若干循环之后,基态子能级上的粒子数就会大大增加,即大量粒子被“抽运”到基态的的子能级上。这就是光抽运效应。原理光泵磁
5、力仪4. 超导原理超导体：在温度和磁场都小于一定数值的条件下，许多导电材料的电阻和体内磁感应强度都突然变为零的性质。具有超导性的物体叫做“超导体”。 高温超导体，低温超导体磁共振模式是高温超导的一个普遍现象 约瑟夫逊效应 ：超导电子对借量子隧道效应通过两块超导体之间的绝缘层的现象。如果两块金属之间有极小的间隙或极薄的绝缘层（如氧化层），当两块金属加有电压时，根据经典力学,它们之间不会有电流通过；根据量子力学,电子仍有一定的几率穿过势垒，形成电流，这种现象称为隧道效应。这种结构称为隧道结。1962年，B.D.约瑟夫逊计算了两边都是超导体结的隧道效应，得到以下重要结果：在超导结中电子对可以通过氧化
6、层形成超导电流，而结上并不出现电压，称为直流约瑟夫逊效应。在外磁场中，超导结的最大超导电流随磁场出现规律性的变化。当结上加有电压U时，产生高频超导电流,效率为2电子伏时，这称为交流约瑟夫逊效应。 量子干涉效应：碰撞过程中量子干涉效应是分子碰撞导致的无辐射跃迁过程中的干涉,本质上是属于德布罗意波之间的干涉.原理超导磁力仪二、水平强度（垂直强度）的观测原理1.补偿原理原理原理的实现霍姆赫兹线圈霍姆赫兹线圈中心霍姆赫兹线圈中心处磁场的特点2. 磁铁与磁场间相互作用原理高斯位置拉蒙位置原理石英丝悬挂的磁针三、磁偏角的观测原理n原理：D定义n原理的实现 过测点的地理北方向的确定 方位角 标志 过测点的磁北方向的确定 水平面内自由旋转的磁针 电磁感应（通电线圈，磁通门）四、磁倾角的观测原理n原理：I定义n原理的实现 过测点的水平面的确定过测点的F方向的确定电磁感应（通电线圈，磁通门）
