近代物理实验近代物理实验IA部分光泵磁共振实验

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1、近代物理实验近代物理实验“近代物理实验近代物理实验I I/A/A”部分部分光泵磁共振实验光泵磁共振实验乐永康乐永康复旦大学复旦大学物理实验教学中心物理实验教学中心http:/1966年的诺贝尔物理学奖年的诺贝尔物理学奖Alfred KastlerPrize motivation: For the discovery and development of optical methods for studying Hertzian resonances in atoms. Optical Pumping（光抽运/光泵技术）摘自: http:/www.nobelprize.org/nobel_pri

2、zes/physics/laureates/1966/kastler-铷原子的能级图铷原子的能级图1. 当当 B 10-5 T, E = gF BBkT (T300K)1.根据根据波尔兹曼分布波尔兹曼分布，处于，处于2.不同塞曼子能级上的原子近似不同塞曼子能级上的原子近似平均分布平均分布2. D1 +激发，选择定则：激发，选择定则：1. F = 0, 1， MF = +13. 退激，选择定则：退激，选择定则： MF = 0, 14. 使原子密集于使原子密集于MF = +2，偏激化偏激化5. 上述过程称为上述过程称为光抽运（光泵）光抽运（光泵）6. h = gF BB，磁共振磁共振 ( MHz)

3、7. 光探测光探测：1.50时，铷的饱和蒸汽压：时，铷的饱和蒸汽压：10-6 Torr，n？2.透射光的变化反应磁共振，信号功率透射光的变化反应磁共振，信号功率108倍放大倍放大8. 直流背景下交变信号的提取直流背景下交变信号的提取光泵磁共振光泵磁共振光抽运过程示意图光抽运过程示意图基本概念基本概念精细结构、超精细结构、塞曼分裂精细结构、超精细结构、塞曼分裂g g 因子因子玻尔兹曼分布、偏极化玻尔兹曼分布、偏极化激发、弛豫、吸收、抽运、磁共振激发、弛豫、吸收、抽运、磁共振圆偏振光激发、选择定则圆偏振光激发、选择定则实验仪器实验仪器对实验现象保持敏感对实验现象保持敏感垂直场电流：垂直场电流：0.

4、054A； 扫场幅度：扫场幅度：2.25V水平场电流：水平场电流：0.200A水平场电流：水平场电流：0.181A0.190A0.185A0.179A0.173A学习难点学习难点各种磁场的作用（影响）：地磁场、水平各种磁场的作用（影响）：地磁场、水平场、垂直场、扫场场、垂直场、扫场磁场大小、方向如磁场大小、方向如何组合实现所需实验条件，以便观察对应何组合实现所需实验条件，以便观察对应的实验现象的实验现象正确理解观察到的丰富、多变的实验现象正确理解观察到的丰富、多变的实验现象注意事项注意事项一个特定的实验条件下有多个一个特定的实验条件下有多个“共振频率共振频率”，怎么理解？，怎么理解？“多量子过程多量子过程”能解释吗？能解释吗？共振线宽的物理含义？怎么正确测量？共振线宽的物理含义？怎么正确测量？要注意信号处理过程对结果可能产生的影响。要注意信号处理过程对结果可能产生的影响。探测器的放大电路探测器的放大电路参考文献近代物理实验补充讲义，复旦大学物近代物理实验补充讲义，复旦大学物理教学实验中心理教学实验中心吴思诚、王祖铨，近代物理实验（第吴思诚、王祖铨，近代物理实验（第三版），高等教育出版社：北京，三版），高等教育出版社：北京，谢谢！谢谢！请提问！请提问！