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第二篇：浙师大物理实验预习报告-光磁共振

浙师大近代物理实验预习报告

光磁共振实验预习报告

物理081 任希 08180123 摘要：在我们对原子超精细结构进行了初步的理解之后，通过课本及网络资料的提示，本实验采用了以光泵抽运法来研究气态原子基态及激发态精细和超精细结构赛曼能级间的磁共振，并且使用DH807A型光磁共振实验装置来观察光抽运信号的过程，从而测定铷原子两个同位素Rb和Rb的超精细结构塞曼子能级的朗德g因子。 8587

关键字：光泵抽运法、塞曼分裂、铷原子

引言：

一、铷原子基态及最低激发态的能级结构及塞曼分裂

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。19xx年法国物理学家A.Kastler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，卡斯特勒也荣获了19xx年度的诺贝物理奖。

光磁共振是光抽运和射频磁共振相结合的一种双共振过程，是用光抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间磁共振现象的双共振技术。

铷原子是一个碱金属原子，存在两种同位素Rb和Rb。由于铷原子的核自旋I不为0，所以通过JJ耦合，把核自旋角动量PI和电子的总角动量PJ耦合得到原子的总角动量PF，原子总角动量量子数F=I+J,..I-J,所以形成超精细结构能级即为F量子数表征的能级。878587Rb的I=3/2,所以基态有F=2和F=1。耦合后原子总角动量PF和总磁矩μF的关系为：

μF=gFePF 2m

浙师大近代物理实验预习报告

光磁共振实验预习报告

物理081 任希 08180123 摘要：在我们对原子超精细结构进行了初步的理解之后，通过课本及网络资料的提示，本实验采用了以光泵抽运法来研究气态原子基态及激发态精细和超精细结构赛曼能级间的磁共振，并且使用DH807A型光磁共振实验装置来观察光抽运信号的过程，从而测定铷原子两个同位素Rb和Rb的超精细结构塞曼子能级的朗德g因子。 8587

关键字：光泵抽运法、塞曼分裂、铷原子

引言：

一、铷原子基态及最低激发态的能级结构及塞曼分裂

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。19xx年法国物理学家A.Kastler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，卡斯特勒也荣获了19xx年度的诺贝物理奖。

光磁共振是光抽运和射频磁共振相结合的一种双共振过程，是用光抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间磁共振现象的双共振技术。

铷原子是一个碱金属原子，存在两种同位素Rb和Rb。由于铷原子的核自旋I不为0，所以通过JJ耦合，把核自旋角动量PI和电子的总角动量PJ耦合得到原子的总角动量PF，原子总角动量量子数F=I+J,..I-J,所以形成超精细结构能级即为F量子数表征的能级。878587Rb的I=3/2,所以基态有F=2和F=1。耦合后原子总角动量PF和总磁矩μF的关系为：

μF=gFePF 2m

浙师大近代物理实验预习报告

三、预测的实验步骤

1.光路调整

(1)先用磁针确定地磁方向，调整主体光轴方向，使其与地磁场水平方向平行。

(2)调光具座上的各光学元件，以坐标板为基准，调等轴共高。大致确定透镜位置。(已知透镜焦距为77毫米)

2.观测光抽运信号

(1)将辅助源的池温按钮按下，并设为方波方式没。将扫场幅度，水平场电流及垂直场电流调至最小。并将辅助源后的内外开关拨至内。

(2)打开电源开关，三分钟后，从铷光灯后的小孔可观查到紫色铷光，大约十分钟后，辅助源上的池温，灯温指示灯亮。

(3)了解辅助源上的扫场及水平场方向按钮与地磁场方向的对应关系，可通过分别增大水平场与垂直场电流强度并借助指南针来确定(指南针应放在吸收池上面)。

(4)设置扫场方向与地磁场水平分量方向相反，预制垂直场电流为0.07A左右，增大扫场幅度并调节示波器，可初步观察到光抽运信号，然后一次调解透镜，偏振片及扫场幅度,垂直大小与方向，使光抽运幅度最大。

3.测量g因子

(1)扫场方式选择三角波，预制水平场电流为0.2A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。

(2)调解信号发生器的频率，可观察到共振信号，读出铷85和铷87的对应共振频率υ1.

(3)改变水平场方向，用上述方法，测出υ2。则水平场所对应的频率υ=(υ1+υ2)/2，排除了地磁场水平分量及扫场直流分量的影响。并记录水平场电流I//。

(4)计算出铷87及铷85对应的g因子。

gF?hU/?BH

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光磁共振实验预习报告

物理081 任希 08180123 摘要：在我们对原子超精细结构进行了初步的理解之后，通过课本及网络资料的提示，本实验采用了以光泵抽运法来研究气态原子基态及激发态精细和超精细结构赛曼能级间的磁共振，并且使用DH807A型光磁共振实验装置来观察光抽运信号的过程，从而测定铷原子两个同位素Rb和Rb的超精细结构塞曼子能级的朗德g因子。 8587

关键字：光泵抽运法、塞曼分裂、铷原子

引言：

一、铷原子基态及最低激发态的能级结构及塞曼分裂

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。19xx年法国物理学家A.Kastler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，卡斯特勒也荣获了19xx年度的诺贝物理奖。

光磁共振是光抽运和射频磁共振相结合的一种双共振过程，是用光抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间磁共振现象的双共振技术。

铷原子是一个碱金属原子，存在两种同位素Rb和Rb。由于铷原子的核自旋I不为0，所以通过JJ耦合，把核自旋角动量PI和电子的总角动量PJ耦合得到原子的总角动量PF，原子总角动量量子数F=I+J,..I-J,所以形成超精细结构能级即为F量子数表征的能级。878587Rb的I=3/2,所以基态有F=2和F=1。耦合后原子总角动量PF和总磁矩μF的关系为：

μF=gFePF 2m