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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划膝盖磁共振报告东北师范大学远程与继续教育学院实验报告学习中心：贵州松桃自治县教师进修学校奥鹏学习中心专业名称：物理学课程名称：近代物理实验学号：姓名：杨正秋XX年1月9日报告正文近代物理实验报告光磁共振实验学院班级姓名学号时间XX年3月22日光磁共振实验实验报告【摘要】：本实验以光抽运的方法来研究气态原子基态及激发态的精细结构和超精细结构塞曼能级间的磁共振。在加深对原子超精细结构的理解的基础上，使用DH807A型光磁共振实验装置观察光抽运信号，以此来测定铷原子(85Rb，87Rb)的
2、超精细结构塞曼子能级的朗德因子。【关键词】：光抽运、光磁共振、铷原子、超精细结构、朗德因子【引言】：波谱学方法利用物质的微波或射频共振，来研究原子的精细、超精细结构以及在外加磁场中分裂形成的塞曼子能级，这比光谱学有更高的分辨率。1950年法国物理学家等人提出光抽运技术，提高了探测信号的灵敏度。这种光轴运磁共振光探测技术，其灵敏度比一般的磁共振探测提高了几个数量级。这种方法很快就发展成为研究原子物理的一种重要的实验方法。它大大地丰富了我们对原子能级精细结构和超精细结构、能级寿命、塞曼分裂和斯塔克分裂、原子磁矩和g因子、原子与原子间以及原子与其它物质间相互作用的了解。为此，Kastler荣获了19
3、66年度的诺贝物理奖。【正文】：一、实验原理1、能级分裂铷是一价金属元素，天然铷有两种稳定的同位素:85Rb和87Rb,二者的比例接近2比1。它们的基态都是52S1/2，即电子的主量子数n=5，轨道量子数L=0，自旋量子数S=1/2，总角动量量子数J=1/2。在LS耦合下，铷原子的最低激发态仅由价电子的激发所形成，其轨道量子数L=1，自旋量子数S=1/2，电子的总角动量J=L+S和L-S，即J=3/2和1/2，形成双重态：52P1/2和52P3/2，这两个状态的能量不相等，产生精细分裂。因此，从5P到5S的跃迁产生双线，分别称为D1和D2线，它们的波长分别是和。原子的价电子在LS耦合中，总角动
4、量PJ与总磁矩J的关系为e?J?gJPJ2m?gJ?1?J(J?1)?L(L?1)?S(S?1)2J(J?1)其中,称为郎德因子，m是电子质量，e是电子电量。核具有自旋和磁矩，核磁矩与上述电子的总磁矩相互作用会造成能级的进一步分裂，称为超精细结构。原子核也有自旋和磁矩，核自旋量子数用I表示。核角动量PI和核外电子的角动量PJ耦合成一个更大的角动量，用符号PF表示，其量子数用F表示，则?PF?PJ?PI与此角动量相关的原子总磁矩为?F?gF其中gF?gJ?e?PF2mF(F?1)?J(J?1)?I(I?1)2F(F?1)在有外磁场B的情况下，总磁矩将与外场相互作用，由于总磁矩与磁场B的相互作用，
5、超精细结构中的各能级会进一步发生塞曼分裂，形成塞曼子能级，使原子产生附加的能量：?e?ePF?B?gFMF?B?gFMF?BBE?F?B?gF2m2m?其中?B?e?10?24JT?1称为玻尔磁子，?，2m共有个值。我们看到，原子在磁场中的附加能量随变化，原来对简并的能级发生分裂，在磁场中，铷原子的超精细结构会产生塞曼分裂。一个能级分裂成个子能级，相邻的子能级的能量差为：?E?gF?BB2、光的抽运气态原子87Rb受具有角动量的左旋圆偏振光照射时，处于磁场环境中的铷原子对D1?光的吸收遵从跃迁选择定则?L?1?F?1,0；?MF?1?在由5S能级到5P能级的激发跃迁中，由于D1?光子的角动量为
6、?h2?只能产生22M?1的跃迁。因此，基态中MF?2子能级上的粒子就不能向上跃迁，在由5P到5S的向下跃迁中，?MF?0,?1，各子能级上的跃迁都是允许22的。经过多次上下跃迁，基态中MF?2子能级上的粒子数只增不减，这样就增大了粒子布居数的差别。这种非平衡分布称为粒子数偏极化。类似地，也可以用右旋圆偏振光照射样品，最后粒子都分布在基态MF?2的子能级上。原子受光激发，在上下跃迁过程中使某个子能级上粒子数增多，称为光抽运。光抽运的目的是要造成基态能级中粒子数的偏极化，实现了粒子数的偏极化后就可以在子能级间进行磁共振跃迁实验了。3、磁共振和光检测在“粒子数反转”后，如果在垂直于静磁场B和垂直于
7、光传播方向上加一射频振荡的磁场，并且调整射频频率，使之满足h?gF?BB这时将出现“射频受激辐射”，在射频场的扰动下，处于MF?2子能级上的原子会放出一个频率为、方向和偏振态与入射量子完全一样的量子而跃迁到MF?1的子能级，MF?2上的原子数就会减少；同样，MF?1子能级上的原子也会通过“射频受激辐射”跃迁到MF=0的子能级上?如此下去，5S态的上面5个子能级很快就都有了原子，于是光吸收过程重又开始，光强测量值又降低；跃迁到5P态的原子在退激过程中可以跃迁到5S态的最下面的3个子能级上，所以，用不了多久，5S态的8个子能级上全有了原子。由于此时MF?2子能级上的原子不再能久留，所以，光跃迁不会
8、造成新的“粒子数反转”。粒子产生共振跃迁必然造成偏激化状态被破坏，从而会增大对D1?光的吸收，透过样品泡的D1?光必然减弱，只要检测透射光的强弱变化即保检测(来自:写论文网:膝盖磁共振报告)到共振信号，D1?光一方面起到光抽运作用，同时又起到检测共振信号的作用。光信号检测的方法巧妙地把一个频率很低的射频率量子转换为一个频率很高的光频量子的变化，使信号的功率提高了7-8个数量级，大大提高了信号的强度。二、实验装置主体示意图如下所示?三、实验内容0.准备在实验正式开始前应先认真熟悉仪器，并检查各连线是否正确预热：将“垂直场”、“水平场”、“扫场幅度”旋钮调至最小，按下池温开关。然后接通电源线，按下
9、电源开关。约30分钟后，灯温、池温指示灯点亮，实验装置进入工作状态。1.观察光抽运信号扫场方式选择“方波”，调大扫场幅度。预置垂直场电场电流为左右，用来抵消地磁场垂直分量，调节扫场幅度垂直场大小和方向，使光抽运信号幅度最大，如下所示。2.观测g因子扫场方式选择“三角波”，将水平电流预置左右，并使水平磁场方向与地磁场水平分量和扫场方向相同。保持扫场幅度不变，调节水平场电流I，直到观察到4个共振信号方为合适的，同时大的信号应与光抽运信号差不多，而小的信号为大的三分之一左右。读出前一个大的与小的信号并记录当时频率，根据gF?因子。I与理论g因子比较并算出误差，分析原因。四、实验数据1.观察光抽运信号结果如下图所示：怎么看膝关节磁共振目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
