实验3 波尔共振实验
【实验目的】
1、 研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。
2、 研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响,观察共振现象。
3、 学习用频闪法测定运动物体的某些量,例相位差。
【仪器用具】
ZKY-BG型波尔共振仪
【实验原理】
1、受迫振动:物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动,这种周期性的外力称为强迫力。
2、受迫振动特点:如果外力是按简谐振动规律变化,那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动,此时,振幅保持恒定,振幅的大小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。在受迫振动状态下,系统除了受到强迫力的作用外,同时还受到回复力和阻尼力的作用。所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的,存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振,此时振幅最大,相位差为90°。
摆轮运动方程为
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实验26 波尔振动的物理研究
【实验目的】
1. 观察扭摆的阻尼振动,测定阻尼因数。
2. 研究在简谐外力矩作用下扭摆的受迫振动,描绘不同阻尼情况下的共振曲线。
3. 描绘外加强迫力矩与受迫振动之间的位相随频率变化的特性曲线。
4. 分析波尔共振的相位和角速度的关系,
【实验装置】
扭摆共振仪一套,停表,数据采集器,传感器
【实验装置图】
【实验原理】
1. 扭摆的阻尼振动
在有阻力矩的情况下,使扭摆由某一摆角开始做自由振动,此时扭摆受到两个力矩的作用:一是弹性恢复力矩,它与摆的扭转角成正比;二是阻力矩,可近似认为它与摆动的角速度成正比。若扭摆的转动惯量为I,则根据转动定律可列扭摆的运动方程:
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核磁共振实验报告
一、实验目的
1.了解核样共振的基本原理
2.学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的g因子的方法
二、实验内容
1.在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象,记录每种情况下的共振峰形和对应的频率
2.仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响,从中确定真正能应永久磁铁磁场的共振频率,并以此频率和质子的公认旋磁比值计算样品所在位置的磁场
3.根据记录的数据计算扫场的幅度
4.研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响
5.观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象,并计算氟核的g因子
三、实验原理
1.核磁共振现象与共振条件
原子的总磁矩和总角动量存在如下关系
对于自旋不为零的原子核,核磁矩和自旋角动量也存在如下关系
按照量子理论,存在核自旋和核磁矩的量子力学体系,在外磁场中能级将发生赛曼分裂,相邻能级间具有能量差,当有外界条件提供与相同的磁能时,将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁,比如赛曼能级的能量差为的氢核发射能量为的光子,当时,氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级,这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”
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电子自旋共振
【实验原理】
1. 电子的轨道磁矩和自旋磁矩
电子的轨道磁矩为
为电子轨道运动的角动量,为电子电荷,为电子质量。轨道角动量和轨道磁矩分别为
电子的自旋磁矩
为电子自旋运动的角动量,为电子电荷,为电子质量。自旋角动量和自旋磁矩分别为
由公式可以看出电子自旋运动的磁矩与动量之间的比值是轨道轨道磁矩与角动量之间比值的2倍。
对于单电子的原子,总磁矩与总角动量之间有
其中。对单纯轨道运动为1,对于单纯自旋运动为2。
引入旋磁比,即有
在外磁场中和都是量子化的,因此在外磁场方向上投影为
相应的磁矩在外磁场方向上的投影为
由以上公式可得
为玻尔磁子
2. 电子自旋共振(电子顺磁共振)
由于原子总磁矩的空间取向是量子化的,因此原子处在外磁场中时,磁矩与外磁场的相互作用也是量子化的,为
相邻磁能级之间的能量差为
当向能量差为的原子发射能量为光子时,原子将这个光子跃迁到高磁能级,这是发生在原子中的共振吸收跃迁现象,磁能级分裂是由电子自旋提供的就是“电子自旋共振”。因此,电子自旋共振条件是光子的圆频率满足
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一、实验背景
早在19xx年,著名苏联物理学家兰道(Lev Davydovich Landau 1908—1968)等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性.经过十几年,在超高频技术发展起来后,才观察到铁磁共振吸收现象,后来波耳得(Polder)和侯根(Hogan)在深入研究铁磁体的共振吸收和旋磁性的基础上,发明了铁氧体的微波线性器件,使得铁磁共振技术进入了一个新的阶段.自20世纪40年代发展起来后,铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振等一样,成为研究物质宏观性能和用以分析其微观结构的有效手段.
微波铁磁共振现象是指铁磁介质处在频率为?0的微波电磁场中,当改变外加
恒定磁场H的大小时,发生的共振吸收现象.通过铁磁共振实验,我们可以测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、饱和磁化强度、居里点等重要参数.该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方面有着重要的应用价值.
二、实验目的
1.了解微波谐振腔的工作原理,学习微波装置调整技术.
2.掌握铁磁共振的基本原理,观察铁磁共振现象.
3.测量微波铁氧体的共振磁场B,计算g因子.
三、实验原理
1.磁共振
自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩.如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中,粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂,分裂后两能级间的能量差为: ?E??hB02? (1)
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