光泵磁共振实验的课件

注意:直线拟合时, BE // BN 要保持不变,即选
择的参考点要一致
0.150A 0.056A
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测量时要对准谷点或峰点
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参考数据(水平磁场、扫磁与地磁场的水平分量方向相同）
85Rb
I(A)
(KHz)
0.15 567
0.17 610.61
0.19 654.62
0.21 697.68
0.231 744.23
b. “换向”法测量g F 85 和 g F 87
gF
h(1 2 ) 2B B0
注意区分清楚 g F 85 和 g F 87 的信号
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为水平磁场、扫场与地磁场的水平分量 1方向相同时射频场的频率
例: I=0.215A
639.350KHz 4.0
选择频段为0.03~3MHz
2 为水平磁场与扫场、地磁场的水平分量
大量粒子被“抽运”到基态的m F =+2的子能级上
87 Rb
光照
D1
794.8nm
v 在射频场 B1 （ ）作用下,发生磁共振跃迁
磁共振过程塞曼能级粒子数的变化
(a)未发生磁共振时，
m
=+2能级上的粒子数多
F
(b) 发生磁共振时， m=F+2能级上的粒子数减少对
D吸1 收 增加
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三、实验装置:
最佳的抽运信号
幅度变为最大
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2.学会观察 85 Rb和 87 Rb 的光泵磁共振信号
gF B B0' / h
如何判别磁共振信号是 85 Rb 还是 87 Rb 产生的信号？ 计算出本实验85 Rb 和 87 Rb的 g F因子理论值? （ 85 Rb 的g F 85为1/3 ，87 Rb 的 g F 87 为1/2 ）
选择频段为0.03~3MHz
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2 为水平磁场、扫场与地磁场的水平分量
方向相反时射频场的频率
646.39 KHz 4.0
选择频段为0.03~3MHz
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测量时要同一标准对准谷点或峰点
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Thank you ！
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光泵磁共振实验
前言
卡斯特勒(A.Kasslte)提出了光抽运方法。光抽 运过程是原子系统吸收某种特定的光而造成能 级原子数的分布偏离热平衡下的玻尔兹曼分布。 光泵磁共振是光抽运过程和射频磁共振相结合 的一种双共振过程。用射频电磁场作用使之发 生磁共振，用光探测原子对入射光的吸收，从 而获得光泵磁共振信号，此技术应用了光探测 方法，既具有了磁共振高分辨率的优点，又将 探测灵敏度提高了几个以至十几个数量级。
射频信号发生器
铷泡吸收池
光电探测器
铷光谱灯
聚光镜
电Байду номын сангаас、辅助源
示波器
准直透镜(偏振片、1/4波片)
扫场方向的改变
扫场幅度的调节 垂直磁场方向的改变
水平磁场方向的改变
最小值
0.056A
水平磁场大小的调节
垂直磁场大小的调节
四、实验内容和步骤：
1.调节抽运信号 a. 判断扫场、水平磁场方向，记录下来。水平磁场为零,预置
0.25 786.78
0.27 829.2
0.29 878.05
0.31 923.07
0.33 960.75
0.35 1005.3
0.37 1052.6
0.39 1096.3
0.41 1139.7
87 Rb
I(A)
(KHz)
0.15 849.67
0.17 922.72
0.19 987.81
0.21 1049
垂直磁场的电流大小 为0.060A,方向与地磁场的垂直分量相 反(即可观察到抽运信号为准)。
最小
0.060A
如何确定水平磁场、直流调制扫场的方向与地磁场水平分量方 向的关系？垂直磁场与地磁场垂直分量的方向及大小的关系？
把指南针放在吸收池上判断
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b. 扫场的方向和地磁场的水平分量方向相反(为什么？）.
扫场 幅度为多大时,抽运信号最大。 扫场不过零，能否观察到光抽运信号？为什么？
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扫场幅度偏小
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扫场幅度偏大
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c. 调节偏振片方向使抽运信号最大，
即一边缓慢调节一边观察示波器上的抽运信号， 直至最大。
幅度变大
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改变偏振片的方向
d. 反复调节扫场幅度、垂直磁场的电流大小
以及调节偏振片方向使光抽运信号佳。
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射频信号发生器 选择频段为0.03~3MHz
示波器 CH1输入扫场正向信号,CH2输入光探测信号
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铷原子塞曼子能级间的磁共振信号是什么方法检测的？ 如何区分磁共振信号与光抽运信号？
光泵磁共振信号 18
3.测量朗德因子
a.
用最小二乘法拟合直线求
g
F
85
和
g F 87
h g F B B0' g F B B0 BE // BN
方向相反时，射频场的频率
269.37 KHz 4.0
选择频段为0.03~3MHz
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4 . 换向法测量地磁场水平分量
BE //
h(1 2 ) 2B g F
注意区分清楚 g F 85 和 g F 87 的信号
1 为水平磁场、扫场与地磁场的水平分量 方向相同时射频场的频率
例:
I=0.210A 978.42 KHz 4.0
0.231 1119.7
0.25 1186.4
0.27 1250
0.29 1314
0.31 1385.3
0.33 1449.2
0.35 1512.6
0.37 1575.5
0.39 1643.8
0.41 1712.9
B0
16 53/ 2
10
7
N r
I
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你测定 g F 因子的方法是否受到地磁场的影响？为什么？
2
一 、实验目的
1．加深对超精细结构原子核自旋，原子 核磁矩，光跃迁，磁共振的理解。
2．掌握以光抽运为基础的光检测磁共振 方法。
3．测定铷(Rb)原子超精细结构塞曼子能
级的朗德因子和地磁场强度。
3
二、实验原理:
本实验的光磁共振对 85Rb 和 87 Rb 各发生在哪些能级间？
外磁场 作用 下
BO'