| 劉書(shū)楠123 |
2010-05-25 16:49 |
實(shí)驗(yàn)四：光磁共振
光磁共振實(shí)驗(yàn)裝置用于近代物理實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)所涉及的物理內(nèi)容豐富，可使學(xué)生直觀的了解到光學(xué)、電磁學(xué)及無(wú)線電子學(xué)等方面的知識(shí)，并能定性或定量的了解到原子內(nèi)部的很多信息。它是典型的波譜學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)之一。光磁共振實(shí)驗(yàn)中使用了光泵及光電探測(cè)技術(shù)，其靈敏度比一般磁共振探測(cè)技術(shù)高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這一方法在基礎(chǔ)物理學(xué)的研究 、磁場(chǎng)的精確測(cè)量以及原子頻標(biāo)技術(shù)等方面都有廣泛的應(yīng)用。 q}1AV7$Ai
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?span style="display:none"> =Q[ 5U9
1． 掌握光抽運(yùn)和光檢測(cè)的原理和實(shí)驗(yàn)方法，加深對(duì)超精細(xì)結(jié)構(gòu)、光躍遷及磁共振的理解 。 z*I=
2． 測(cè)定銣87及銣85 的因子，地磁場(chǎng)垂直和水平分量等，培養(yǎng)分析物理現(xiàn)象和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。 i [T!{<
二．實(shí)驗(yàn)原理 "72
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（一）銣(Rb)原子基態(tài)及最低激發(fā)態(tài)的能級(jí) ~~&8I!r e
實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象是銣的氣態(tài)自由原子。銣?zhǔn)菈A金屬，它和所有的堿金屬原子Li、Na、K一樣，在緊緊束縛的滿殼層外只有一個(gè)電子。銣的價(jià)電子處于第五殼層，主量子數(shù)n=5。主量子數(shù)為n的電子，其軌道量子數(shù)L=0,1, …,n－1�；鶓B(tài)的L=0，最低激發(fā)態(tài)的L=1。電子還具有自旋，電子自旋量子數(shù)S=1/2。 .2Y"=|NdA
由于電子的自旋與軌道運(yùn)動(dòng)的相互作用（即L－S耦合）而發(fā)生能級(jí)分裂，稱為精細(xì)結(jié)構(gòu)。軌道角動(dòng)量Ps、的合成角動(dòng)量PJ=PL+PS。原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)用總角動(dòng)量量子數(shù)J來(lái)標(biāo)記，J=L+S,L+S-1, …,│L-S│。對(duì)于基態(tài)，L=0和S=1/2,因此Rb基態(tài)只有J=1/2。其標(biāo)記為５２S1/2。銣原子最低激發(fā)態(tài)是52P1/2及52P3/2雙重態(tài)。這是由于軌道量子數(shù)L=1，自旋量子數(shù)S=1/2。52P1/2態(tài)的J=1/2, 52P3/2態(tài)的J=3/2。５Ｐ與５Ｓ能級(jí)之間產(chǎn)生的躍遷是銣原子主線系的第１條線，為雙線。它在銣燈光譜中強(qiáng)度是很大的。52P1/2→５２S1/2躍遷產(chǎn)生波長(zhǎng)為7947.6?的D1譜線，52P3/2→５２S1/2躍遷產(chǎn)生波長(zhǎng)7800?的D2譜線。 ERCW5b[RT
原子的價(jià)電子在LS耦合中，總角動(dòng)量PJ與原子的電子總磁矩μJ的關(guān)系為 /c]I|$v
(1) &NB[:S =
(2) vb\
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