南京大学_光磁共振实验报告
核磁实验报告结果(3篇)
第1篇实验名称：核磁共振实验实验日期： 2023年10月15日实验地点：核磁共振实验室实验仪器：核磁共振谱仪、示波器、射频发射器、探头、样品等实验目的：1. 了解核磁共振的基本原理及其在物质结构分析中的应用。
2. 学习核磁共振谱图的解析方法。
3. 掌握核磁共振实验的基本操作流程。
实验原理：核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是利用具有磁矩的原子核在外加磁场中吸收特定频率的射频能量，产生共振现象的一种技术。
通过分析共振信号，可以获得有关原子核的性质和周围环境的信息。
实验内容：1. 样品准备：选取实验样品，并将其置于核磁共振谱仪的样品管中。
2. 磁场调节：调节核磁共振谱仪的磁场强度，使其与样品中原子核的进动频率相匹配。
3. 射频发射：发射特定频率的射频脉冲，激发样品中的原子核。
4. 信号采集：利用示波器采集原子核的共振信号。
5. 数据分析：对采集到的信号进行分析，解析核磁共振谱图。
实验结果：1. 核磁共振谱图：- 通过核磁共振谱图，观察到样品中存在多种化学环境不同的氢原子核。
- 谱图中峰的位置、形状和强度反映了不同化学环境中氢原子核的性质。
2. 化学位移：- 化学位移是核磁共振谱图中峰的位置，反映了原子核周围电子云的密度。
- 通过化学位移，可以确定不同化学环境中氢原子核的种类和数量。
3. 自旋耦合：- 自旋耦合是指相邻化学环境中氢原子核之间的相互作用，表现为谱图中峰的分裂。
- 通过自旋耦合，可以确定分子中相邻原子核之间的关系。
4. 峰面积：- 峰面积反映了不同化学环境中氢原子核的数量。
- 通过峰面积，可以确定分子中不同化学环境的氢原子核的比例。
讨论与分析：1. 核磁共振谱图分析：- 根据核磁共振谱图，可以确定样品中存在的有机物结构。
- 通过比较谱图与标准谱图，可以确定有机物的种类和含量。
2. 化学位移分析：- 化学位移可以提供有关样品中氢原子核周围电子云密度和化学环境的信息。
实验报告核磁共振实验
实验报告核磁共振实验实验报告：核磁共振实验一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是通过对样品的核磁共振现象进行观测和分析，深入理解核磁共振的基本原理，掌握核磁共振仪器的操作方法，以及学会如何利用核磁共振技术获取物质的结构和性质信息。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指处于外磁场中的原子核系统受到一定频率的电磁波照射时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。
原子核具有自旋角动量和磁矩，当它们处于外加磁场中时，会产生不同的能级分裂。
在射频场的作用下，当射频场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，从而产生核磁共振信号。
对于氢原子核（质子），其自旋量子数为 1/2，在外加磁场中会产生两个能级。
核磁共振的频率与外加磁场强度之间存在着一定的关系，即：ω ＝γB其中，ω 为射频场的角频率，γ 为核的旋磁比，B 为外加磁场强度。
通过测量核磁共振信号的频率和强度，可以获得关于原子核所处化学环境、分子结构等方面的信息。
三、实验仪器与试剂1、核磁共振仪：包括磁铁、射频发生器、探头、信号接收和处理系统等。
2、样品管：用于容纳待测样品。
3、标准样品：如四甲基硅烷（TMS）。
4、待测样品：如乙醇、乙酸等。
四、实验步骤1、仪器准备打开核磁共振仪电源，预热一段时间，使其达到稳定工作状态。
调节磁场强度和匀场，使磁场均匀性达到最佳。
2、样品制备将标准样品和待测样品分别装入样品管中。
确保样品管内无气泡，且样品量适当。
3、仪器参数设置设置射频频率、扫描宽度、扫描时间等参数。
4、数据采集将样品管放入探头中，启动数据采集。
观察核磁共振信号的出现，并记录相关数据。
5、数据处理对采集到的数据进行处理，如基线校正、积分、峰位确定等。
根据标准样品的峰位，对待测样品的化学位移进行校准。
五、实验结果与分析1、乙醇的核磁共振谱观察到乙醇分子中不同类型氢原子的共振峰。
甲基氢的化学位移约为12 ppm，亚甲基氢的化学位移约为37 ppm，羟基氢的化学位移约为 53 ppm。
光磁共振实验(revise)
h 3 g F B ( BDC BS B e⁄⁄)
(6)
4/7
光磁共振实验
图 6 测量地磁场水平分量时光磁共振信号图像
由（2）式加（6）式得：
Be⁄⁄= 三、实验仪器
h( 1 3 ) 2g F B
（7）
本实验系统由主体单元、主电源、辅助源、射频信号发生器及示波器五部分组成。见图 2：
光磁共振实验
一、实验目的 1．了解光泵磁共振的原理，观察光磁共振现象; 2． 测量铷（Rb）原子的 g F 因子（和地磁场）. 二、实验原理 1． 光磁共振的概念 光磁共振，是把光频跃迁和射频磁共振跃迁结合起来的一种物理过程, 是利用光抽运效应来研究原子 超精细结构塞曼子能级间的磁共振。 2． 光抽运效应 处于磁场环境中的铷原子对 D1σ+光的吸收遵守如下的选择定则： L 1， F 1,0 ， M F 1 根据这一选择定则可以画出吸收跃迁图，如图 1 所 示 5S 能级中的 8 条子能级除了 MF=+2 的子能级 外， 都可以吸收 D1σ+光而跃迁到 5P 的有关子能级， MF=+2 的子能级上的原子既不能往高能级跃迁也没 有条件往低能级跃迁，所以这些原子数是不变的； 另一方面，跃迁到高能级的原子通过自发辐射等途 径很快又跃迁回 5S 低能级，发出自然光，跃迁选 择定则是： ， 相应的跃迁见图 1 的右半部分。 ， 退激跃迁中有一部分的状态变成了 5S 能级中的 MF=+2 的状态（而这一部分原子是不会吸收光再跃 迁到 5P 去的，那些回到其它 7 个子能级的原子都 图 1 87Rb 原子对 D1σ+光的吸收和自发辐射跃迁 可以再吸收光重新跃迁到 5P 能级） 。这样经过若干 循环之后， 5S 态中 M F 2 子能级上的粒子数就会越积越多（而其余７个子能级上的原子数越来越少） ， 即大量粒子被“抽运”到基态的 MF=+2 的子能级上，这就是光抽运效应。 各子能级上粒子数的这种不均匀分布叫做“偏极化” ，光抽运的目的就是要造成偏极化，有了偏极化就 可以在子能级之间得到较强的磁共振信号。 3． 光磁共振跃迁 持续的光抽运，样品对 D1σ+光的吸收越来越弱，透过样品的光强度逐渐增加，当 M F 2 子能级上的 粒子数达到饱和，透过样品的光强达到最大值。 在“粒子数反转”后，如果在垂直于静磁场 B 和垂直于光传播方向上加一射频振荡的磁场，并且调整 射频频率 ，使之满足 h g F B B （1） 这时将出现“射频受激辐射” ，在射频场的扰动下，处于 MF=+2 子能级上的原子会放出一个频率为 ν、 方向和偏振态与入射量子完全一样的量子而跃迁到 MF=+1 的子能级，MF=+2 上的原子数就会减少；同样， MF=+1 子能级上的原子也会通过“射频受激辐射”跃迁到 MF=0 的子能级上„如此下去，5S 态的上面 5 个子 能级很快就都有了原子，于是光吸收过程重又开始，光强测量值又降低；跃迁到 5P 态的原子在退激过程中 可以跃迁到 5S 态的最下面的 3 个子能级上，所以，用不了多久，5S 态的 8 个子能级上全有了原子。由于此 时 MF=+2 子能级上的原子不再能久留，所以，光跃迁不会造成新的“粒子数反转” 。 通过以上的分析得到了如下的结论： 处于静磁场中的铷原子对偏振光 D1σ+的吸收过程能够受到一个射频信号的控制，当没有射频信号时， 铷原子对 D1σ+光的吸收很快趋于零，而当加上一个能量等于相邻子能级的能量差的射频信号（即公式（ 1）
光磁共振_精品文档
光磁共振1. 实验目的1.1. 掌握光抽运、磁共振、光检测的思想方法和实验技巧，研究原子超精细结构塞曼子能 级间的磁共振。
1.2. 测定铷同位素Rb 87和Rb 85的ｇF 因子，测定地磁场。
2. 实验仪器实验仪器包括：光（泵）磁共振实验仪、射频信号发生器、数字频率计、二通道型数字存储示波器、直流数字电压表等。
其中，光（泵）磁共振实验仪由主体单元和辅助源两部分组成。
主体单元是实验的核心部分，基本结构如图6-1所示。
图6-1 光（泵）磁共振实验仪主题单元示意图3. 实验原理3.1. 铷原子的超精细结构及其塞曼分裂铷是一价碱金属原子、天然铷中含有两种同位素： Rb 87和Rb 85。
根据LS 耦合产生精细结构，它们的基态是52S 1/2，最低激发态是52P 1/2和52P 3/2的双重态。
对Rb 87,52P 1/2--52S 1/2跃迁为D 1线(7948Åλ=)，52P 3/2-52S 1/2为D 2线(7200Åλ=)。
铷原子具有核自旋I ，相应的核自旋角动量为PI ，核磁矩为μI 。
在弱磁场中要考虑核自旋角动量的耦合，即PI 和PJ 耦合成总角动量PF ，F 为总量子数：F=I ＋J ．…，|I-J|。
对Rb87，I=3/2，因此Rb87的基态有两个值：F=2和F=1。
对Rb85，I=5/2，因此85Rb 的基态有F ＝3和F ＝2。
由量子数F 标定的能级称为超精细结构能级。
原子总角动量F P 与总磁矩F μ之间的关系2F FF eg P mcμ=- (6-1) 其中()()()()F F 1J J 1I I 1g =g 2F F 1F J+++-++ (6-2)当非磁性物质铷原子处于弱的外磁场B 中时，铷原子获得附加的能量F m F F F B E m g B μ=-⋅=μB (6-3)其中B μ为玻尔磁子，F m 为磁量子数，共有21F +个数值,1,...,F m F F F =--因此，对应于总量子数F 的超精细结构能级分裂成21F +个塞曼子能级。
光磁共振实验报告
光磁共振实验报告光磁共振实验报告引言：光磁共振是一种先进的科学技术，它利用光和磁场之间的相互作用，实现了对物质微观结构的研究。
本实验旨在探索光磁共振的原理和应用，通过实验数据的收集和分析，进一步了解光磁共振在材料科学和生物医学领域的潜在应用。
实验方法：本实验使用了一台先进的光磁共振仪器，结合光学和磁学的原理，对样品进行了测试。
首先，我们选择了一种具有特定光学性质的材料作为样品，然后将样品放置在仪器中心，通过调节仪器的磁场强度和频率，观察样品的光学响应。
在实验过程中，我们记录下了不同磁场强度和频率下的光学响应数据，并进行了分析。
实验结果：通过对实验数据的分析，我们发现样品在特定磁场强度和频率下，会出现明显的光学响应。
在这些条件下，样品的透射光谱会发生明显的变化，出现新的吸收峰或波谷。
这种现象表明样品的光学性质受到了磁场的调控。
进一步的实验结果显示，当磁场强度和频率达到一定值时，样品的光学响应会发生剧烈变化，出现明显的共振现象。
这种光磁共振现象是由于磁场和光场之间的相互作用导致的。
实验讨论：光磁共振的发现和研究对材料科学和生物医学领域具有重要意义。
首先，在材料科学领域，光磁共振可以用来研究材料的微观结构和性质。
通过调节磁场的强度和频率，可以实现对材料的精确控制和调控。
这对于开发新型材料和改良材料性能具有重要意义。
其次，在生物医学领域，光磁共振可以用来研究生物分子的结构和功能。
通过将生物分子与磁性纳米粒子结合，可以实现对生物分子的高灵敏度检测和精确控制，为生物医学研究和临床诊断提供了新的手段。
实验结论：本实验通过光磁共振仪器的使用，成功地观察到了样品的光学响应和光磁共振现象。
实验结果表明，光磁共振是一种重要的科学技术，具有广泛的应用前景。
光磁共振可以用来研究材料的微观结构和性质，为材料科学的发展提供新的思路和方法。
同时，光磁共振还可以用来研究生物分子的结构和功能，为生物医学研究和临床诊断提供新的手段和工具。
南京大学-光磁共振实验报告
光磁共振(南京大学物理学院 江苏南京 210000)摘要：光磁共振是利用光抽运的方法，进一步提高磁共振灵敏度的技术。
本实验依据光磁共振技术，运用“光抽运—磁共振—光探测”的方法，测量地磁场垂直分量和水平分量以及铷原子的相关参量。
关键词：光磁共振；光抽运；磁共振；塞曼效应；塞曼子能级；地磁场；朗德因子一、实验目的1. 掌握“光抽运—磁共振—光探测”的思想方法和实验技巧，研究原子超精细结构塞曼子能级间的射频磁共振。
2. 测定銣原子87Rb 和85Rb 的参数：基态朗德因子F g 和原子核的自旋量子数I 。
3. 测定地磁场B u u u r地的垂直分量B 地垂直、水平分量B地水平及其倾角θ。
二、实验原理光磁共振技术是根据动量守恒原理，用光学抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间微波或射频磁共振现象的双共振技术。
特点是兼有波谱学方法的高分辨率和光谱学方法的高探测灵敏度。
1.铷原子的超精细结构及其塞曼分裂铷是一价碱金属原子，有一个价电子，处于第五壳层，主量子数n=5,电子轨道量子数L=0,1,2,3…,n-1,电子自旋S=1/2。
铷原子中价电子的轨道角动量L P 和自旋角动量S P 发生轨道—自旋耦合（LS 耦合），得到电子总角动量J P，其数值,,1,,J P J L S L S L S ==++-⋅⋅⋅-。
当不考虑铷原子核的自旋时，铷原子总磁矩2J JJ eeg P m μ=-，其中,e e m -分别为电子的电荷、质量。
朗德因子 (1)(1)(1)12(1)J J J L L S S g J J +-+++=++从而形成原子的超精细结构能级，这时，铷原子的基态能级21S J nS +对应于n=5,L=0,S=1/2,J=1/2,即为2125S ，相应的朗德因子2J g =；铷原子的第一激发态能级21S J nP +对应于n=5,L=1,S=1/2,J=1/2、3/2，是双重态，即为2125P 和2325P ，相应的朗德因子24,33J g =。
南京大学 光磁共振实验报告
光磁共振引言
实验目的
实验原理
实验装置
实验内容
经过我们的测量以及计算实验结果
1、地磁场垂直分量
垂直线圈电压:
1.48V；
磁感应强度
B地垂直=1.71*10-5T。
2、铷原子基态朗德因子gf和核自旋量子数I
水平线圈电压:
6.53V,
对应磁感应强度
B水平=1.235*10-4T。
(1)Rb85
V1=945.7kHz,
V2=290.2kHz,
与B水平对应的频率
v=617.95kHz,
g f=0.36，
I=2.27。
(2)Rb87
V1=1415.5kHz,
V2=425.7kHz,
与B水平对应的频率
v=920.6kHz,
g f=0.53，
I=1.39。
3、地磁场水平分量和倾角
水平线圈电压:
6.53V,
对应磁感应强度
B水平=1.235*10-4T。
(1)Rb85
V3=654.0kHz，
与B地水平对应的频率v=145.85kHz，
B地水平=2.90*10-5T。
(2)Rb87
V3=989.9kHz，
与B地水平对应的频率
v=212.8kHz，
B地水平=2.87*10-5T。
取平均值
B地水平=2.88*10-5T。
之前已测得
B地垂直=1.71*10-5T，
所以B地=3.35*10-5T，
tanθ=0.59.
注意事项
思考题
参考文献。
实验报告_光磁共振(样例)
这时将出现“射频受激辐射”，在射频场的扰动下，处于子能级上的原 子会放出一个频率为ν、方向和偏振态与入射量子完全一样的量子而跃 迁到的子能级，上的原子数就会减少；同样，子能级上的原子也会通 过“射频受激辐射”跃迁到MF=0的子能级上……如此下去，5S态的上面
四、【实验内容或步骤】
1．仪器调整 (1)揿进预热键，加热样品吸收泡约50℃并控温，同时也加热铷灯约 90℃并控温,约 需30分钟温度稳定，按下工作键，此时铷灯应发出攻 瑰紫色光。 (2)将光源、透镜、吸收池、光电探测器等的位置调到准直，调节前 后透镜的位置使到 达光电池的光通量最大。 (3)调整双踪示波器，使一通道观察扫场电压波形，另一通道观察光 电探测器的信号。
在有外磁场B的情况下，总磁矩将与外场相互作用，由于总磁矩与磁场B 的相互作用，超精细结构中的各能级会进一步发生塞曼分裂，形成塞曼 子能级，使原子产生附加的能量：
其中称为玻尔磁子，ＭＦ＝－Ｆ，－Ｆ＋１，…Ｆ－１，Ｆ，共有２Ｆ ＋１个值。我们看到，原子在磁场中的附加能量Ｅ随ＭＦ变化，原来对 ＭＦ简并的能级发生分裂，
2. 观测光抽运信号 (1)先用指南针判断扫场、水平场、垂直场相对于地磁场的方向。 (2)不开射频振荡器，扫场选择" 方波”，调节扫场的大小和方向， 使扫场与地磁场的 水平分量相反，特别是地磁场的垂直分量对光抽 运信号有很大影响，因此要使垂直恒定磁场的方向与其相反并抵消。 同时旋转1/4波片，可获得最佳光抽运信号。
实验（ ）
光磁共振
一、【实验目的】
1. 加深原子超精细结构的理解，了解光泵磁共振的基本
原理；
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光磁共振(大学物理学院 210000)摘要：光磁共振是利用光抽运的方法，进一步提高磁共振灵敏度的技术。
本实验依据光磁共振技术，运用“光抽运—磁共振—光探测”的方法，测量地磁场垂直分量和水平分量以及铷原子的相关参量。
关键词：光磁共振；光抽运；磁共振；塞曼效应；塞曼子能级；地磁场；朗德因子一、实验目的1. 掌握“光抽运—磁共振—光探测”的思想方法和实验技巧，研究原子超精细结构塞曼子能级间的射频磁共振。
2. 测定銣原子87Rb 和85Rb 的参数：基态朗德因子F g 和原子核的自旋量子数I 。
3. 测定地磁场B 地的垂直分量B 地垂直、水平分量B地水平及其倾角θ。
二、实验原理光磁共振技术是根据动量守恒原理，用光学抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间微波或射频磁共振现象的双共振技术。
特点是兼有波谱学方法的高分辨率和光谱学方法的高探测灵敏度。
1.铷原子的超精细结构及其塞曼分裂铷是一价碱金属原子，有一个价电子，处于第五壳层，主量子数n=5,电子轨道量子数L=0,1,2,3…,n-1,电子自旋S=1/2。
铷原子中价电子的轨道角动量L P 和自旋角动量S P 发生轨道—自旋耦合（LS 耦合），得到电子总角动量J P，其数值,,1,,J P J L S L S L S ==++-⋅⋅⋅-。
当不考虑铷原子核的自旋时，铷原子总磁矩2J JJ eeg P m μ=-，其中,e e m -分别为电子的电荷、质量。
朗德因子 (1)(1)(1)12(1)J J J L L S S g J J +-+++=++从而形成原子的超精细结构能级，这时，铷原子的基态能级21S J nS +对应于n=5,L=0,S=1/2,J=1/2,即为2125S ，相应的朗德因子2J g =；铷原子的第一激发态能级21S J n P +对应于n=5,L=1,S=1/2,J=1/2、3/2，是双重态，即为2125P 和2325P ，相应的朗德因子24,33J g =。
22132255P S →的能级跃迁产生光谱线1D 线(1794.76nm λ=)；22332255P S →的跃迁产生光谱线2D 线（2780.0nm λ=）。
本实验观测与1D 线有关的能级的超精细结构及其在弱磁场中的塞曼分裂。
通常原子核也具有角动量，记原子核的总角动量为P ，它是核中质子和中子的轨道角动量和自旋角动量的矢量和，核的总角动量的数值I P =，通常也称为核自旋，其中I 称为核的自旋量子数，I 为整数或半整数，已知稳定的原子核的I 值在0~7.5之间。
核的总角动量I P 的最大可测的分量值为I 。
当0I ≠时，原子核的总磁矩为2I II I N Peg P g m μ== 朗德因子I g 的具体数值还没法由其它量子数算出来，只能由实验测定。
2m N Peμ=称为核磁子，质子质量是电子质量的1836倍，因此核磁子N μ比波尔磁子-4(0.578810/)2B eeeV T m μ=≈⨯小三个数量级。
原子核总角动量IP 和电子总角动量J P 耦合（称为IJ 耦合）成原子总角动量F P ，其数值F P =，F 为原子总角动量：F=I+J ，I+J-1，⋅⋅⋅，I J -。
F 不同取值的个数为21(I J I +≤当）或2+1()J J I ≤当。
从而原子的超精细结构能级细分为由总量子数F 标定的超精细结构能级。
天然铷中主要含有两种同位素：8785Rb Rb 和，其含量分别约为28％和78％。
提纯后的8785Rb Rb 和非常昂贵，本实验使用天然铷，既可以同时观测两种铷原子的光磁共振现象，又大大降低实验器材费用。
原子的基态2125S 和第一激发态2125P 都分成两个超精细结构能级，对87Rb 而言，I=1.5，分别由量子数F=I+J=2和F=I-J=1来表征；而对85Rb ，I=5/2，则由F=3和F=2来表征。
原子总角动量F P 与原子总磁矩F μ之间的关系为：2F FF eeg P m μ=- (1)(1)(1)2(1)F J F F J J I I g g F F +++-+=+导出上面两个式子时本应包含两项，分别与I J μμ和有关，由于跟I μ有关的项比跟J μ有关的另一项要小得多，因此被略去了。
在弱的外磁场中，由于磁场较弱未能破坏耦合，必须考虑原子核的总角动量和原子核的总磁矩的影响，用ＩＪ耦合后的F P 和F μ作为原子的总角动量和总磁矩。
本实验中作为非磁性物质的铷原子处于弱磁场B （通常表征磁场的物理量，在非磁性物质中和磁性物质的外部用磁感应强度B ，再磁性物质部用磁场强度H ）中，铷原子获得附加的能量F m F F F B E B m g B μμ=-=，其中B μ为波尔磁子，磁量子数,1,,F m F F F =--，共2F+1个数值，因此对应于总量子数Ｆ的超精细结构能级分裂成2F+1个塞曼子能级。
相邻子能级之间的数量差均为1F F m m F B E E E g B μ--==。
当外磁场Ｂ＝０时，塞曼子能级简并为超精细结构能级。
铷原子的能级如下图所示，图1 铷原子能级铷原子87Rb 和85Rb 的基态2125S 和第一激发态2125P 的朗德因子F g 和相邻塞曼子能级FE g μ=E16B B μ 12B B μ E 理论值13B B μ g在热动平衡条件下，原子在各能级的分布数遵循波尔兹曼分布0exp(/)N N E kT =-，由于基态各塞曼子能级的能量差很小，故可认为原子均衡地分布在基态各塞曼子能级上。
如果在引起超精细结构能级分裂的弱磁场的垂直方向上加一个射频磁场，当射频光子能量等于基态2125S 相邻塞曼子能级的能量间隔E 时，FB h g B νμ=，会诱导产生这些字能级间的磁共振跃迁，当一个原子发射一份射频光子能量，向下跃迁到相邻塞曼子能级上，但是宏观上没有电磁能量的净吸收或净发射，因而无法从实验上检测出这种磁共振跃迁。
若要从实验上检测出磁共振跃迁必须在基态塞曼子能级之间造成显著的粒子数差。
光抽运现象就起到这样的作用。
2.圆偏光对铷原子的光抽运效应以铷光谱灯发射的1D 光入射到铷蒸气原子样品上时，会产生原子在基态2125S 的塞曼子能级与第一激发态2125P 的塞曼子能级之间的跃迁，这种光跃迁起作用的是光的电场部分，必须满足能量守恒和角动量守恒，其选择定则为1,0,1,0,1F L F m =±=±=±。
如果用的是1D σ+光，它是电场矢量绕磁场方向左旋的圆偏光，在磁场方向，角动量为+，它与原子相互作用时，原子不仅吸收光子的能量，也吸收光子的角动量。
原子的角动量增加了+，因而只能发生1F m =+的跃迁。
由于87Rb 的基态2125S 和第一激发态2125P 的F m 最大值都是＋２，基态2125S 中2F m ≠+的塞曼子能级上的原子跃迁到激发态2125P 的允许子能级上，而处于基态的2F m =+子能级上的原子不能跃迁，否则违反了选择定则。
原子从2125P 态会发射光子自发退激返回基态2125S ，这是无辐射跃迁，按选择定则0,1F m =±，以同样的概率返回基态各子能量，从而使得基态的2F m =+子能级上的原子数增加。
经过若干次激发和退激后，基态的2F m =+子能级上的原子数大大增加，好像基态的2F m ≠+的较低子能级上的大量原子被“抽运”到基态基态的2F m =+的子能级上，造成粒子数反转，这就是光抽运效应（亦称“光泵”）。
光抽运造成原子的非平衡分布，随着基态的2F m ≠+子能级上原子数的减少，87Rb 原子对光的吸收减弱，直至饱和不再吸收。
F m 的每一个数只代表原子总磁矩F μ在磁场中的一种取向，光抽运的结果使得所有原子磁矩从各个量子化方向的均匀取向变成只有2F m =+方向的取向，样品获得净磁化，称为“偏极化”。
外加恒磁场下光抽运的目的就是要造成基态子能级的偏极化，使得基态子能级间的磁共振跃迁得以实现。
1D σ-光（电场矢量绕磁场方向右旋的圆偏光，在磁场方向，角动量为-）也有光抽运作用，不过它的作用跟1D σ+光正好相反，将大量原子“抽运”到基态的2F m =-的子能级上。
当用π光（电场矢量与磁场方向平行的线偏振光，在磁场方向，角动量为零），87Rb 原子对光有强的吸收，由于0F m =，没有光抽运效应。
对于85Rb 原子，基态2125S 和激发态2125P 的F m 最大值都是＋３，用1D σ+或1D σ-做光抽运时，原子则被抽运到基态的3F m =±的子能级上。
3.弛豫过程原子系统由非热平衡的偏极化状态趋向于热平衡分布状态的过程称为弛豫过程。
它主要是由于铷原子与容器壁碰撞，以及原子之间的碰撞，使系统返回到热平衡的波尔兹曼分布，及基本上是均衡分布。
系统的偏极化程度取决于光抽运和弛豫过程相互竞争的结果。
为使偏极化程度高，可采用加大光强以提高光抽运效率，选择合适的温度以合理控制原子密度，充压强约１３３３Ｐａ（１０ｍｍＨｇ柱）的磁性很弱的缓冲气体，由于缓冲气体分子与铷原子的碰撞对铷原子能态的影响很小，而缓冲气体的密度比铷蒸气原子的密度高６个数量级，这将大大减小铷原子与器壁的碰撞机会，加快偏极化的进程，并能较长时间保持铷原子高度的偏极化。
4.基态塞曼子能级之间的射频磁共振光抽运造成偏极化，光呼吸停止。
这时若在垂直于弱磁场B 的方向上加一个频率为υ的右旋圆偏振（σ-）射频场，并使辐射光子能量h ν等于基态2125S 的Ｆ＝２的相邻塞曼子能级间能量间距：F B h E g B νμ==则基态2125S 的Ｆ＝２的塞曼子能级之间将产生磁共振，使得被抽运到2F m =+子能级的原子产生感应诱导跃迁，跃迁的选择定则为0,1F F m ==±。
从F m ＝＋２子能级依次跳到1,0,1,2F m =+--等子能级，结果使原子趋向均衡分布，破坏了偏极化，由于抽运光1D σ+的存在，光抽运过程也随之出现。
这样，感应跃迁与光抽运这两个相反的过程将达到一个新的动态平衡。
产生磁共振时除能量守恒外还需要角动量守恒。
频率为ν的射频场是加在垂直于恒定水平磁场方向的线偏振场，此线偏振场可分解为一右旋和一左旋圆偏振场，此线偏振场可分解为一右旋和一左旋圆偏振场，为满足角动量守恒，只是与原子磁矩作拉莫近动同向的那个圆偏振场起作用。
例如当用1D σ+光照射时，起作用的是角动量为-的右旋偏振（σ-）射频场。
5.光探测磁共振的感应跃迁信号是很微弱的，特别是对于密度非常低的气体样品的信号就更加微弱，由于探测功率正比于频率，直接观测是困难的。
为此利用射到样品上的1D σ+光，它一方面起光抽运的作用，另一方面透过样品的光兼作探测光，及一束光起了抽运与探测两个作用。