磁共振实验报告
核磁共振物理实验报告
核磁共振物理实验报告核磁共振物理实验报告一、引言核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是一种重要的物理现象和实验技术，广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。
本实验旨在通过核磁共振实验，探索其基本原理和应用。
二、实验原理核磁共振是基于原子核在外加磁场中产生的共振现象。
原子核具有自旋，当处于外加磁场中时，原子核的自旋会与磁场方向平行或反平行，形成两个能级。
通过给原子核施加一定的能量，使其从低能级跃迁到高能级，再通过核磁共振的方式进行探测和分析。
三、实验步骤1. 样品制备：选择适当的样品，如水、酒精等，制备样品溶液。
2. 样品装填：将样品溶液装填到核磁共振仪的样品室中。
3. 外加磁场：打开核磁共振仪的磁场开关，产生一个稳定的外加磁场。
4. 脉冲磁场：通过给样品施加脉冲磁场，使原子核从低能级跃迁到高能级。
5. 探测信号：利用探测线圈接收样品中的核磁共振信号。
6. 信号处理：通过信号处理系统对接收到的信号进行放大、滤波等处理。
7. 数据分析：根据信号的频率、幅度等特征，进行数据分析和解读。
四、实验结果与讨论通过实验观察和数据分析，我们得到了样品的核磁共振信号。
通过对信号的频率和幅度进行分析，我们可以确定样品中原子核的种类和数量。
同时，通过改变外加磁场的强度和方向，我们可以进一步研究样品的物理性质和分子结构。
核磁共振技术在医学领域有广泛的应用。
例如，核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）可以用于人体内部器官和组织的无创成像，对疾病的早期诊断和治疗起到了重要作用。
此外，核磁共振还可以用于研究材料的物理性质和化学反应机理，推动了材料科学的发展。
然而，核磁共振实验也存在一些挑战和限制。
首先，核磁共振实验对设备的要求较高，需要稳定的磁场和高灵敏度的探测系统。
其次，样品的制备和处理也需要一定的技术和经验。
此外，核磁共振实验还受到样品浓度、温度等因素的影响，需要进行仔细的实验设计和控制。
核磁共振二维实验报告
核磁共振二维实验报告实验目的：本实验旨在使用核磁共振（NMR）技术进行二维谱图的测定，探究样品的化学结构。
实验原理：核磁共振是一种利用原子核在外加磁场作用下发生的能级跃迁的现象，通过探测共振的信号来获得样品的结构信息。
二维核磁共振谱图（2D NMR）是利用两个核磁共振信号之间的相互耦合关系，提供更加详细的结构信息。
实验仪器：1. 核磁共振（NMR）仪：用于提供强大的磁场和测量核磁共振信号。
2. 样品溶液：待测的化合物的溶液。
3. 其他常规实验用具。
实验步骤：1. 样品的制备：将待测的化合物溶解在适当的溶剂中，使其浓度适当，以便于谱图的测定。
2. 样品的装填：将样品溶液倒入核磁共振仪的样品管中，确保样品装填均匀。
3. 参数设置：选择合适的核磁共振实验参数，如脉冲角度、扫描次数、采样时间等。
4. 实验测量：启动核磁共振仪，进行测量。
根据实验需要，可以选择多次测量，以增加信噪比。
5. 数据处理：将测得的核磁共振数据进行处理，包括峰位校正、噪声滤除等。
6. 图谱解析：根据测得的二维谱图，分析样品的化学结构，解释各个峰位的代表意义。
实验结果和讨论：根据实验所测得的二维核磁共振谱图，我们可以得到有关样品的结构信息。
通过观察峰位的位置、强度和耦合模式等特征，可以推断出样品的化学键、官能团等信息。
本实验中，我们成功获得了样品的二维核磁共振谱图，并对谱图进行了解析。
根据峰位的化学位移和耦合模式等数据，我们推测了样品中存在的官能团和化学键，进一步验证了样品的化学结构。
结论：本实验利用核磁共振技术成功地获得了待测样品的二维谱图，并通过对谱图的解析推测了样品的化学结构。
该实验展示了核磁共振技术在化学结构分析中的重要应用，并为进一步研究提供了基础数据。
核磁仪器实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解核磁共振波谱仪的基本原理和结构。
2. 掌握核磁共振波谱仪的操作方法和数据处理技巧。
3. 通过核磁共振波谱分析，鉴定未知化合物的结构。
二、实验原理核磁共振波谱法（NMR）是利用原子核在强磁场中发生共振吸收电磁波的现象，通过分析共振吸收的频率、强度和峰形等，来研究物质的分子结构、化学组成和动态特性。
核磁共振波谱仪由磁体、射频发射器、探测器、放大器和计算机等组成。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：核磁共振波谱仪、核磁管、样品管、计算机、数据处理软件等。
2. 试剂：未知化合物样品、四甲基硅烷（TMS）作为内标物、去离子水等。
四、实验步骤1. 样品准备：将未知化合物样品溶解于适当溶剂中，配制成一定浓度的溶液，并加入少量TMS作为内标物。
2. 核磁共振波谱仪操作：a. 打开核磁共振波谱仪，预热至工作温度。
b. 调整样品管，使其位于磁场中心。
c. 设置实验参数，如扫描频率、扫描范围、脉冲序列等。
d. 开始扫描，记录核磁共振波谱数据。
3. 数据处理与分析：a. 将核磁共振波谱数据导入计算机，利用数据处理软件进行分析。
b. 分析核磁共振波谱图，识别峰位、峰形、峰面积等信息。
c. 根据核磁共振波谱图，推断未知化合物的结构。
五、实验结果与分析1. 核磁共振波谱图分析a. 1H NMR谱图：观察到多个峰，根据峰位、峰形和峰面积，推断未知化合物中氢原子的化学环境。
b. 13C NMR谱图：观察到多个峰，根据峰位和峰形，推断未知化合物中碳原子的化学环境。
c. DEPT谱图：根据峰形，判断碳原子连接的氢原子数目。
d. COSY谱图：根据峰的连接关系，推断核之间的化学键。
e. NOESY谱图：根据峰的连接关系，推断核之间的空间距离。
2. 未知化合物结构鉴定根据核磁共振波谱图分析结果，推断未知化合物可能的结构，并与已知化合物进行比对，最终确定未知化合物的结构。
六、实验结论通过本次核磁共振波谱仪实验，掌握了核磁共振波谱仪的基本原理、操作方法和数据处理技巧，成功鉴定了未知化合物的结构。
核磁共振类实验实验报告
核磁共振类实验实验报告一、实验目的本次核磁共振类实验的主要目的是通过对样品进行核磁共振（NMR）测试，了解核磁共振的基本原理和实验操作方法，获取样品的结构和化学环境等相关信息，并对所得数据进行分析和解释。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中，由射频电磁场引起磁能级跃迁而产生的共振现象。
在NMR实验中，常用的原子核有氢核（＾1H）、碳-13核（＾13C）等。
当样品置于恒定磁场中时，原子核会产生不同的能级。
射频电磁波的频率与原子核在磁场中的进动频率相等时，就会发生共振吸收，从而在仪器上检测到信号。
化学位移是NMR中的一个重要概念，它反映了原子核周围电子云密度的差异。
不同化学环境中的原子核，其共振频率会有所不同，表现为在谱图上的化学位移不同。
此外，耦合常数也是NMR谱图中的重要参数，它反映了相邻原子核之间的相互作用。
三、实验仪器与试剂1、仪器核磁共振波谱仪样品管移液器2、试剂测试样品（如某种有机化合物）四、实验步骤1、样品制备准确称取一定量的样品，溶解于适当的溶剂中。
将溶液转移至样品管中，确保样品管内无气泡。
2、仪器调试打开核磁共振波谱仪，设置仪器参数，如磁场强度、射频频率等。
进行匀场操作，使磁场均匀性达到最佳状态。
3、样品测试将样品管放入仪器中，启动测试程序。
等待仪器采集数据，获取NMR谱图。
4、数据处理对所得谱图进行基线校正、相位调整等处理。
标注化学位移和耦合常数等重要参数。
五、实验结果与分析1、氢谱（＾1H NMR）分析观察谱图中的峰形、峰位和峰强度。
根据化学位移值确定不同类型的氢原子。
分析耦合常数，判断相邻氢原子的关系。
例如，在某有机化合物的氢谱中，化学位移在 10 ppm 附近的峰可能归属于甲基上的氢原子，而在 70 ppm 附近的峰可能归属于苯环上的氢原子。
耦合常数的大小和模式可以提供关于氢原子之间连接方式的信息。
核磁共振实验报告（写写帮整理）
核磁共振实验报告（写写帮整理）第一篇：核磁共振实验报告（写写帮整理）核磁共振实验报告一、实验目的：1．掌握核磁共振的原理与基本结构；2．学会核磁共振仪器的操作方法与谱图分析； 3．了解核磁共振在实验中的具体应用；二、实验原理核磁共振的研究对象为具有磁矩的原子核。
原子核是带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自选运动的原子核才具有磁矩。
原子核的自选运动与自旋量子数I有关。
I=0的原子核没有自旋运动。
I≠0的原子核有自旋运动。
原子核可按I的数值分为以下三类：1)中子数、质子数均为偶数，则I=0，如12C、16O、32S等。
2)中子数、质子数其一为偶数，另一为基数，则I为半整数，如： I=1/2；1H、13C、15N、19F、31P等；I=3/2；7Li、9Be、23Na、33S等；I=5/2；17O、25Mg、27Al等； I=7/2，9/2等。
3)中子数、质子数均为奇数，则I为整数，如2H、6Li、14N等。
以自旋量子数I=1/2的原子核（氢核）为例，原子核可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。
当置于外加磁场H0中时，相对于外磁场，可以有（2I+1）种取向：氢核（I=1/2），两种取向（两个能级）：a.b.与外磁场平行，能量低，磁量子数ｍ＝＋1/2;与外磁场相反，能量高，磁量子数ｍ＝－1/2;正向排列的核能量较低，逆向排列的核能量较高。
两种进动取向不同的氢核之间的能级差：△E= μH0（μ磁矩，H0外磁场强度）。
一个核要从低能态跃迁到高能态，必须吸收△E的能量。
让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射，当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。
这种现象称为核磁共振，简称NMR。
三、仪器设备结构核磁共振波谱仪（仪器型号：Bruker AVANCE 400M）由以下三部分组成：1)操作控制台：计算机主机、显示器、键盘和BSMS键盘。
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告核磁共振实验报告引言：核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种重要的物理现象和科学技术，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
本实验旨在通过核磁共振技术，了解其基本原理、仪器构成和应用。
一、核磁共振的基本原理核磁共振是基于原子核的磁性性质而产生的一种现象。
原子核具有自旋，即角动量，当处于外磁场中时，原子核会产生磁矩，并与外磁场相互作用。
这种相互作用会导致原子核发生能级分裂，产生能级差，从而形成共振吸收。
二、核磁共振的仪器构成核磁共振实验主要依赖于核磁共振仪器，其主要包括磁体、射频线圈、探测线圈和数据采集系统等组成部分。
1. 磁体磁体是核磁共振仪器的核心部分，用于产生稳定的外磁场。
常见的磁体有永磁体和超导磁体。
永磁体可以产生较弱的磁场，适用于一些小型实验室；而超导磁体可以产生较强的磁场，适用于大型实验室和医学影像设备。
2. 射频线圈射频线圈是用于产生射频场的设备，用于激发样品中的原子核共振吸收。
射频线圈的设计和制造对于实验结果的准确性和稳定性起着重要作用。
3. 探测线圈探测线圈用于接收样品中的核磁共振信号，并将其转化为电信号。
探测线圈的设计和性能直接影响到实验的信噪比和分辨率。
4. 数据采集系统数据采集系统用于记录、处理和分析核磁共振信号。
现代核磁共振仪器通常配备了先进的数据采集系统，可以实现高速、高分辨率的数据采集和处理。
三、核磁共振的应用核磁共振技术在化学、生物、医学等领域有着广泛的应用。
1. 化学领域核磁共振技术可以用于分析和鉴定化合物的结构。
通过测量样品中的核磁共振信号，可以推断出化合物的分子结构、官能团等信息。
这对于化学合成、药物研发等具有重要意义。
2. 生物领域核磁共振技术在生物领域中被广泛应用于蛋白质结构研究、代谢组学等方面。
通过核磁共振技术，可以揭示生物大分子的结构和功能，有助于理解生物体内的生物过程。
3. 医学领域核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是医学影像学中常用的一种无创检查方法。
核磁共振实验报告
核磁共振实验报告引言核磁共振是现代科学领域中一项重要的技术，它在医学诊断、化学分析、材料科学等领域都得到广泛应用。
本实验旨在通过核磁共振技术的原理和实验方法，深入探究其在实践中的应用和意义。
实验目的本实验的目的是通过核磁共振技术探索物质中核自旋的行为，并利用核磁共振现象测量样品的基本属性，如自旋量子数、共振频率以及相关的弛豫时间。
实验原理核磁共振是基于核自旋运动的原理，在一个外加恒定磁场下，样品中的核由于其自旋量子数的性质，会在磁场中取向成两种可能的状态。
当样品受到高频电磁辐射时，会发生共振吸收或释放能量的现象，并通过测量共振频率来获取核的相关信息。
实验仪器本实验使用的核磁共振仪器主要包括磁体、高频发生器和探测器等。
磁体提供了恒定的磁场，用来产生核磁共振；高频发生器用来激发样品中的核共振；探测器则用来测量共振信号。
实验步骤1. 调整磁场：通过控制磁体电流，使其产生恒定的磁场。
这是核磁共振实验的基础。
2. 放置样品：将待测样品置于磁场中，并调整其位置，使得样品中的核自旋可以充分感受到磁场。
3. 激发核共振：通过高频发生器产生与核的共振频率相匹配的电磁辐射，使样品中的核进入共振状态。
4. 探测共振信号：利用探测器来测量样品中共振信号的幅度和频率，并记录相关数据。
5. 数据处理：通过测量得到的共振频率，可以计算出样品中核的自旋量子数和其他相关信息。
实验结果实验数据显示，在恒定磁场下，样品中的核共振频率为x Hz，根据相关公式计算得知核的自旋量子数为S=1/2。
实验还测得了核磁共振信号的弛豫时间，并与理论值进行对比，验证了测量结果的准确性。
实验应用核磁共振技术在医学领域有广泛应用，在核磁共振成像（MRI）中，通过对人体内部的核共振信号进行采集和处理，可以生成清晰的影像，用于诊断和治疗疾病。
此外，核磁共振也被广泛应用于化学分析领域，可用于确定化合物的结构和化学键的性质等。
结论本实验通过核磁共振技术，成功探索了样品中核自旋的行为，并测得了相关的物理参数。
磁共振的实验报告
一、实验目的1. 了解磁共振现象的基本原理和实验方法；2. 掌握核磁共振波谱仪的使用方法；3. 通过实验，观察和分析核磁共振现象；4. 理解和掌握核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用。
二、实验原理磁共振现象是指在外加磁场作用下，物质内部的原子核自旋角动量与外加磁场相互作用，产生能级分裂的现象。
当外加射频场频率与原子核自旋进动频率相匹配时，原子核会发生能级跃迁，产生磁共振信号。
核磁共振波谱仪是一种利用核磁共振原理进行物质结构分析和定量的仪器。
实验中，通过调节外加磁场强度和射频场频率，可以观察到不同核种类的磁共振信号，从而确定物质的化学结构。
三、实验仪器与材料1. 核磁共振波谱仪；2. 样品：聚乙烯醇、苯、甲苯等；3. 实验室常用试剂：氢氧化钠、盐酸等；4. 实验器材：试管、烧杯、电子天平等。
四、实验步骤1. 准备样品：将聚乙烯醇、苯、甲苯等样品分别溶解在适量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液；2. 设置实验参数：根据样品的性质，调节外加磁场强度和射频场频率；3. 样品预处理：将样品溶液放入样品管中，置于核磁共振波谱仪的样品室；4. 测量样品的核磁共振信号：启动核磁共振波谱仪，记录样品的核磁共振信号；5. 分析实验数据：根据核磁共振信号，确定样品的化学结构；6. 实验结果整理：整理实验数据，撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 样品的核磁共振信号：实验中，分别对聚乙烯醇、苯、甲苯等样品进行了核磁共振实验，得到了相应的核磁共振信号。
通过对比不同样品的核磁共振信号，可以发现不同样品具有不同的化学结构；2. 样品的化学结构分析：根据核磁共振信号，可以确定样品中核的种类、化学位移、耦合常数等参数，从而推断出样品的化学结构；3. 核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用：核磁共振技术在化学、生物、物理等领域具有广泛的应用，如有机化合物结构分析、生物大分子结构研究、材料物理性质研究等。
六、实验讨论与误差分析1. 实验误差：实验误差主要来源于仪器精度、实验操作、环境因素等。
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近代物理实验 题目 磁共振技术 学院 数理与信息工程学院 班级 物理082班 学号 08220204 姓名 同组实验者 指导教师 光磁共振实验报告 【摘要】本次实验在了解如光抽运原理，弛豫过程、塞曼分裂等基本知识点的基础上，合理进行操作，从而观察到光抽运信号，并顺利测量g因子。 【关键词】光磁共振 光抽运效应 塞曼能级分裂 超精细结构 【引言】光磁共振实际上是使原子、分子的光学频率的共振与射频或微波频率的磁共振同时 发生的一种双共振现象。这种方法是卡斯特勒在巴黎提出并实现的。由于这种方法最早实 现了粒子数反转，成了发明激光器的先导，所以卡斯特勒被人们誉为“激光之父”。光磁共 振方法现已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。利用光磁共振原理可以制成测量微弱磁 场的磁强计，也可以制成高稳定度的原子频标。 【正文】 一、基本知识 1、铷原子基态和最低激发态能级结构及塞曼分裂 本实验的研究对象为铷原子，天然铷有两种同位素；85Rb（占72．15%）和87Rb（占27．85%）．选用天然铷作样品，既可避免使用昂贵的单一同位素，又可在一个样品上观察到两种原子的超精细结构塞曼子能级跃迁的磁共振信号．铷原子基态和最低激发态的能级结构如图1所示．在磁场中，铷原子的超精细结构能级产生塞曼分裂．标定这些分裂能级的磁量子数mF=F，F－1，…，－F，因而一个超精细能级分裂为2F＋1个塞曼子能级． 设原子的总角动量所对应的原子总磁矩为μF，μF与外磁场B0相互作用的能量为 E＝－μF·B0＝gF mF μF B0 （1） 这正是超精细塞曼子能级的能量．式中玻尔磁子μB＝9．2741×10－24J·T－1 ，朗德因子 gF= gJ [F(F+1)+J(J+1)－I（I＋1）] ⁄ 2F（F＋1） （2）
图1 其中gJ= 1+[J(J+1)－L(L+1)+S（S＋1）] ⁄ 2J（J＋1） （3） 上面两个式子是由量子理论导出的，把相应的量子数代入很容易求得具体数值．由式（1）可知，相邻塞曼子能级之间的能量差 ΔE＝gF μB B0 （4）
式中ΔE与B0成正比关系，在弱磁场B0＝0，则塞曼子能级简并为超精细结构能级． 2、光抽运效应 在热平衡状态下，各能级的粒子数遵从玻耳兹曼分布，其分布规律由式(2)表示．由于超精细塞曼子能级间的能量差ΔE很小，可近似地认为这些子能级上的粒子数是相等的．这就很不利于观测这些子能级之间的磁共振现象．为此，卡斯特勒提出光抽运方法，即用圆偏振光激发原子．使原子能级的粒子数分布产生重大改变． 由于光波中磁场对电子的作用远小于电场对电子的作用，故光对原子的激发，可看作是光波的电场分布起作用．设偏振光的传播方向跟产生塞曼分裂的磁场B0的方向相同，则左旋圆偏振的σ﹢光的电场E绕光传播方向作右手螺旋转动，其角动量为ħ；右旋圆偏振的σ－光的电场E绕光传播方向作左手螺旋转动，其角动量为－ħ；线偏振的π光可看作两个旋转方向相反的圆偏振光的叠加，其角动量为零． 现在以铷灯作光源．由图1可见，铷原子由5 2P1⁄2→5 2S1⁄2的跃迁产生D1线，波长为0.7948μm；由5 2P3⁄2→5 2S1⁄2的跃迁产生D2线，波长为0.7800μm．这两条谱线在铷灯光谱中特别强，用它们去激发铷原子时，铷原子将会吸收它们的能量而引起相反方向的跃迁过程．然而，频率一定而角动量不同的光所引起的塞曼子能级的跃迁是不同的，由理论推导可得跃迁的选择定则为 ΔL＝±1 ， Δ F＝0，±1， ΔmF＝±1 （5）
图2 所以，当入射光为D1σ＋光，作用87Rb时，由于87Rb的5 2S1⁄2态和5 2P1⁄2态的磁量子数mF的最大值均为±2，而σ﹢光角动量为ħ只能引起ΔmF＝＋1的跃迁，故D1σ﹢光只能把基态中除mF＝＋2以外各子能级上的原子激发到5 2P1⁄2的相应子能级上，如图2(a)所示． 图2(b)表示跃迁到5 2P1/2上的原子经过大约10－8s后，通过自发辐射以及无辐射跃迁两种过程，以相等概率回到基态5 2S1⁄2各个子能级上．这样，经过多次循环之后，基态mF＝＋2子能级上的粒子数就会大大增加，即基态其他能级上大量的粒子被“抽运”到基态mF
＝＋2子能级上．这就是光抽运效应．
同理，如果用D1σ－光照射，则大量粒子将被“抽运”到mF＝－2子能级上．但是，π光照射是不可能发生光抽运效应的． 对于铷85Rb，若用D1σ＋光照射，粒子将会“抽运”到mF＝＋3子能级上．
3、弛豫过程 光抽运使得原子系统能级分布偏极化而处于非平衡状态时，将全通过弛缘过程回复到热平衡分布状态．弛豫过程的机制比较复杂，但在光抽运的情况下，铷原子与容器壁碰撞是失去偏极化的主要原因．通常在铷样品泡内充入氮、氖等作为缓冲气体，其密度比样品泡中铷蒸气的原子密度约大6个数量级，可大大减少铷原子与容器壁碰撞的机会．缓冲气体的分子磁矩非常小，可认为它们与铷原子碰撞时不影响这些原子在磁能级上的分布，从而能保持铷原子系统有较高的偏极化程度．但缓冲气体不可能使铷原子能级之间的跃迁完全被抑制，故光抽运也就不可能把基态上的原子全部“抽运”到特定的子能级上．由实验得知．样品泡中充入缓冲气体后，弛豫时间为10－2s数量级．在一般情况下，光抽运造成塞曼子能级之间的粒子差数，比玻耳兹曼分布造成的差数大几个数量级． 4、磁共振与光检测 式（4）给出了铷原子在弱磁场B0作用下相邻塞曼子能级的能量差．要实现这些子能级的共振跃迁，还必须在垂直于恒定磁场B0的方向上施加一射频场B1作用于样品．当射频场的频率ν满足共振条件 h ν ＝ ΔE ＝ gF μB B0 ． （6） 时，便发生基态超精细塞曼子能级之间的共振跃迁现象．若作用在样品上的是D1σ＋光，对于87Rb来说．是由mF＝＋2跃迁到mF＝＋1子能级．接着也相继有mF＝＋1的原子跃迁到mF＝0，……．与此同时，光抽运又把基态中非mF＝＋2的原子抽运引mF＝＋2子能级上．因此，兴振跃迁与光抽运将会达到一个新的动态平衡．发生磁共振时，处于基态mF＝＋2子能级上的原子数小于未发生磁共振时的原子数．也就是说，发生磁共振时．能级分布布的偏极化程度降低了，从而必然会增大对D1σ＋光的吸收。作用在样品上的D1σ＋光，一方面起抽运作用．另一方面可用透过样品的光作为检测光，即一束光起了抽运和检测两重作用。 对磁共振信号进行光检测可大大提高检测的灵敏度．本来塞曼子能级的磁共振信号非常微弱，特别是密度很低的气体样品的信号就更加微弱，直接观察射频共振信号是很困难的．光检测充分利用磁共振时伴随着D1σ＋光强的变化，可巧妙地将一个频率较低的射频量子(1～10MHz)转换成一个频率很高的光频量子（约108MHz）的变化，使观察信号的功率提高了7～8个数量级．这样，气体样品的微弱磁共振信号的观测，便可用很简便的光检测方法来实现。 二、实验仪器
由主体单元(铷光谱灯、准直透镜、吸收池、聚光镜、光电探测器及亥姆霍兹线圈)、电源、辅助源、射频信号发生器、示波器组成。 三、实验设计步骤 1．仪器的调节 （1）在装置加电之前,先进行主体单元光路的机械调整。再用指南针确定地磁场方向，主体装置的光轴要与地磁场水平方向相平行。用指南针确定水平场线圈、竖直场线圈及扫场线圈产生的各磁场方向与地磁场水平和垂直方向的关系，并作详细记录。 （2）将“垂直场”、“水平场”、“扫场幅度”旋钮调至最小，按下辅助源的池温开关，接通电源开关。开射频信号发生器、示波器电源。电源接通约三十分钟后，铷光谱灯点燃并发出紫红色光，池温灯亮，吸收池正常工作，实验装置进入工作状态。 （3）主体装置的光学元件应调成等高共轴。 调整准直透镜以得到较好的平行光束，通过铷样品泡并射到聚光透镜上。铷灯因不是点光源，不能得到一个完全平行的光束，但仔细调节，在通过聚光透镜即可使铷灯到光电池上的总光量为最大，便可得到良好的信号。 （4）调节偏振片及1/4波片，使1/4波片的光轴与偏振光偏振方向的夹角为π/4以获得圆偏振光。 2．光抽运信号的观察 扫场方式选择“方波”，调大扫场幅度。再将指南针置于吸收池上边，设置扫场方向与地磁场方向相反，然后拿开指南针。预置垂直场电流为0.07A左右。用来抵消地磁场分量。然后旋转偏振片的角度、调节扫场幅度及垂直场大小和方向，使光抽运信号幅度最大。再仔细调节光路聚焦，使光抽运信号幅度最大。
图1（扫场波形中要加电场为零的纵轴线） 铷样品泡开始加上方波扫场的一瞬间，基态中各塞曼子能级上的粒子数接近热平衡，即各子能级上的粒子数大致相等。 因此这一瞬间有总粒子数7/8的粒子在吸收D1σ＋光，对
光的吸收最强。随着粒子逐渐被抽运到MF=+2子能级上，能吸收σ+的光粒子数减少，透过铷样品泡的光逐渐增强。当抽运到MF=+2子能级上的粒子数达到饱和时，透过铷样品泡的光达到最大且不再变化。当磁场扫过零（指水平方向的总磁场为零）然后反向时，各塞曼子能级跟随着发生简并随即再分裂。能级简并时铷的子分布由于碰撞等导致自旋方向混杂而失去了偏极化，所以重新分裂后各塞曼子能级上的粒子数又近似相等，对D1σ＋光的吸收又达到最大值，这样就观察到了光抽运信号，如图1
光抽运信号波形 扫场波形