电子自旋共振 实验报告

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电子自旋实验报告

电子自旋实验报告
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结论:电子自旋是电子的基本性质之一,对电子的物理性质和化学性质有重要影响
实验结果:观察到电子自旋共振信号,证实了电子自旋的存在
实验方法:使用电子自旋共振仪进行测量
实验目的:验证电子自旋的存在和性质
对实验方法的改进建议
实验过程中遇到的问题和解决方法
实验结果的准确性和可靠性分析
对未来研究方向的建议和展望
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电子自旋共振仪:用于测量电子自旋共振信号
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磁场:提供稳定的磁场环境
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射频源:产生射频信号
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接收器:接收射频信号并转换为电信号
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数据处理系统:处理采集到的数据并显示结果
准备实验材料:电子自旋仪、样品、磁铁等
放置样品:将样品放置在电子自旋仪的样品台上
数据采集:记录仪器显示的电子自旋数据
讨论与结论:对实验结果的解释和总结,以及对未来研究方向的建议
讨论与结论:对实验结果进行讨论,提出可能的解释和结论,以及对未来研究的建议和展望
结果解释:根据实验数据和处理结果,解释实验现象和结果
数据处理:对数据进行处理和分析,如平均值、标准差等
实验数据:详细列出实验得到的数据
实验结果与理论预测的一致性
实验结果与理论预测的差异性
对差异性的解释和讨论
对实验结果的进一步分析和解释
实验结果:电子自旋的测量值
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理论分析:电子自旋的理论背景和原理
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实验误差分析:可能的误差来源和影响
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结论:对实验结果的总结和评价
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结论与展望
展望:未来将继续研究电子自旋在材料科学、量子计算等领域的应用。

微波段电子自旋共振 实验报告

微波段电子自旋共振 实验报告

微波段电子自旋共振引言电子自旋共振(Electron Spin Resonance,简称ESR)也称电子顺磁共振(Electron Paramagnetic Resonance),是1944年由扎伏伊斯基首先观测到的,它是磁共振波谱学的一个分支。

在探索物质中未耦合电子以及它们与周围原子相互作用方面,顺磁共振具有很高的灵敏度和分辨率,并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点。

目前它在化学,物理,生物和医学等领域都获得了广泛的应用。

实验目的1.本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上,学习用微波频段检测电子自旋共振信号的方法。

2.通过有机自由基DPPH的g值和EPR谱线共振线宽并测出DPPH的共振频率,算出共振磁场,与特斯拉计测量的磁场对比。

3.了解、掌握微波仪器和器件的应用。

4.学习利用锁相放大器进行小信号测量的方法。

实验原理电子自旋共振研究的对象是有未偶电子(即未成对电子)的物质,如具有奇数个电子的原子和分子,内电子壳层未被填满的原子和离子,受辐射或化学反应生成的自由基以及固体缺陷中的色心和半导体、金属等。

通过对物质的自旋共振谱的研究,可以了解有关原子,分子及离子中未偶电子的状态及周围环境方面的信息,从而获得有关物质结构的知识。

例如对固体色心的自旋共振的研究,从谱线的形状、线宽及g银子,可以估算出缺陷的密度,了解缺陷的种类,缺陷上电子与电子的相互作用,电子与晶格的相互作用的性质等。

电子自旋共振可以研究电子磁矩与外磁场的相互作用,通常发生在波谱中的微波波段,而核磁共振(NMR)一般发生在射频范围。

在外磁场的作用下的能级发生分裂,通常认为是塞曼效应所引起的。

因此可以说ESR是研究电子塞曼能级间的直接跃迁,而NMR则是研究原子和塞曼能级间的跃迁。

也就是说,ESR和NMR是分别研究电子自旋磁矩和核磁矩在外磁场中磁化动力学行为。

1.电子自旋磁偶极矩电子自旋磁偶极矩和自旋磁矩m的关系是其自旋磁偶极矩与角动量之比称为旋磁比其表达式为因此,电子自旋磁偶极矩沿磁场H方向的分量应该写为式中为电子自旋角动量的z分量量子数,为玻尔磁子。

电子自旋 实验报告

电子自旋 实验报告

电子自旋实验报告《电子自旋实验报告》引言电子自旋是指电子围绕自身轴旋转的运动状态。

自旋是电子的一个重要特性,它对于理解原子和分子的性质以及在材料科学和纳米技术领域的应用具有重要意义。

本实验旨在通过测量电子自旋的性质,探索其在物质科学中的应用。

实验方法本实验使用了电子自旋共振(ESR)技术来测量电子自旋。

首先,我们使用微波辐射来激发样品中的电子自旋。

然后,通过测量样品吸收微波的能量来确定电子自旋的性质。

实验中使用了标准的ESR仪器和样品,以确保测量结果的准确性和可重复性。

实验结果通过实验测量,我们得到了样品中电子自旋的共振频率和共振场强度。

这些数据表明了样品中电子自旋的性质,包括自旋量子数和自旋-轨道耦合等参数。

我们还通过改变样品的温度和外加磁场来研究电子自旋的温度和场强依赖性。

实验讨论通过对实验结果的分析,我们可以得出结论:电子自旋是一种重要的量子特性,它对于材料的磁性、导电性和光学性质具有重要影响。

此外,电子自旋还可以用于量子计算和量子通信等领域的应用。

通过进一步研究电子自旋的性质,我们可以更好地理解和利用这一重要的量子特性。

结论本实验通过测量电子自旋的性质,探索了其在物质科学中的应用。

通过对实验结果的分析,我们得出了电子自旋对材料性质和量子技术的重要影响。

未来,我们将继续深入研究电子自旋的性质,以更好地理解和利用这一重要的量子特性。

总结本实验为我们提供了深入了解电子自旋的机会,通过测量和分析,我们对电子自旋的性质有了更深入的理解。

电子自旋的研究将为材料科学和量子技术的发展带来重要的启示,我们期待着在这一领域取得更多的突破和进展。

电子自旋共振实验报告pdf

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电子自旋共振实验报告.pdf 电子自旋共振(Electron SpinResonance,ESR)是一种常用于研究物质中未成对电子的磁共振技术。

下面是电子自旋共振实验报告:一、实验目的1.了解电子自旋共振的基本原理;2.掌握电子自旋共振实验操作流程;3.分析实验数据,得出结论。

二、实验原理电子自旋共振是研究未成对电子在磁场中的磁矩和磁性行为的磁共振技术。

当未成对电子在外加磁场中产生磁矩时,会引起电子能级的分裂,分裂的能级之间发生跃迁。

当外加电磁辐射满足共振条件时,即其频率与能级分裂相等,电子发生能级跃迁并吸收辐射能量,产生电子自旋共振信号。

三、实验步骤1.准备实验器材和样品;2.将样品放入ESR管中,密封;3.将ESR管放入微波谐振腔中;4.开启磁场调节器,逐渐增大磁场强度;5.通过微波源产生微波信号,并调节其频率;6.观察ESR信号的变化,记录共振信号;7.改变磁场强度和微波频率,重复步骤4-6;8.数据分析及处理。

四、实验结果1.实验数据记录序磁场强度(mT)微波频率(GHz)ESR信号强度(dB)号10.109.48-30.220.209.48-22.530.309.48-17.440.109.58-28.650.209.58-21.860.309.58-16.72.ESR信号强度与磁场强度和微波频率的关系图【请在此处插入ESR信号强度与磁场强度和微波频率的关系图】通过观察实验数据,可以发现ESR信号强度与磁场强度和微波频率均存在一定的关系。

一般来说,磁场强度越大,ESR信号强度越强;而当微波频率接近或等于某一定值时,ESR信号强度达到最大值。

这个值即为共振频率。

五、数据分析与结论通过对实验数据的分析,可以得出以下结论:1.ESR信号强度与磁场强度成正比关系,说明电子自旋在磁场中的行为受到磁场强度的影响;2.当微波频率等于或接近某一定值时,ESR信号强度达到最大值,说明该微波频率与样品中未成对电子的磁矩产生共振。

光信息专业实验报告:电子自旋共振

光信息专业实验报告:电子自旋共振

光信息专业实验报告:电子自旋共振一、实验目的:1、了解电子自旋共振现象及物理原理。

2、学习用射频或微波频段检测电子自旋共振的技术方法。

3、测量DPPH 中电子的朗德g 因子。

二、实验原理:电子自旋共振是探测物质中未耦电子以及它们与周围原子相互作用的非常重要的方法,具有很高的灵敏度和分辨率,并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点.目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了广泛的应用.本实验的目的是在了解电子自旋共振原理的基础上,学习用射频或微波频段检测电子自旋共振信号的方法,并测定DPPH 中电子的g 因子和共振线宽.原子的的磁性来源于原子磁距.由于原子核的磁矩很小,可以略去不计,所以原子的磁距由原子中各电子的轨道磁矩和自旋磁矩所决定.在本单元的基础知识中已经谈到,原子的总磁矩J μ与J P ,总角动量之间满足以下关系:JJ BJ P P gγμμ=-=(1)式中B μ为玻尔磁子, 为约化普朗克常量.由上式得知回磁比:Bgμγ-= (2)按照量子理论,电子的L -S 耦合结果,朗德因子)1(2)1()1()1(1++-++++=J J L L S S J J g (3)由此可见,若原子的磁矩完全由电子自旋磁矩贡献(L =0,J =S ),则g=2.反之,若磁距完全由电子的轨道磁矩所贡献(S =0,J =L),则g =1.若自旋和轨道磁矩两者都有贡献,则g 的值介乎1和2之间.因此,精确测定g 的数值便可判断电子运动的影响,从而有助于了解原子的结构.当原子磁矩不为零的顺磁物质置于恒定外磁场0B 中时,其相互作用能也是不连续的,其相应的能量为000B mg B m B E B j μγμ-=-=-= (4) 不同磁量子数m 所对应的状态上的电子具有不同的能量。

各磁能及是等距分裂的,两相邻磁能级之间的能量差为00ωμ==∆B g E B (5)如果垂直于外磁场B 0 的方向上施加一幅值很小的交变磁场2 B 1 ωt ,当交变磁场的角频率ω满足共振条件00ωμω==B g h B (6)时,则原子在相邻磁能级之间发生共振跃迁.这种现象称为电子自旋共振,又叫顺磁共振.在顺磁物质中,由于电子受到原子外部电荷的作用,使电子轨道平面发生旋进,电子的轨道角动量量子数L 的平均值为0.当作一级近似时,可以认为电子轨道角动量近似为零,因此顺磁物质中的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献.本实验的样品为DPPH (Di-Phehcryl Picryl Hydrazal ),化学名称是二苯基苦氨酸联氨,其分子结构式为(C 6H 5)2N-NC 6H 2?(NO 2)2,如图1所示.它的第二个氨原子上存在一个未成对的电子,构成有机自由基,实验观测的就是这类电子的磁共振观象.图1 DPPH 分子结构式实际上样品是一个含有大量不成对的电子自旋所组成的系统,它们在磁场中只分裂为二个塞曼能级.在热平衡时,分布于各塞曼能级上的粒子数服从波耳兹曼分布,即低能级上的粒子数总比高能级的多一些.因此,即使粒子数因感应辐射由高能级跃迁到低能级的概率和粒子因感应吸收由低能级跃迁到高能级的概率相等,但由于低能级的粒子数比高能级的多,也是感应吸收占优势.从而为观测样品的磁共振吸收信号提供可能性.随着高低能级上粒子差数的减少,以致趋于零,则看不到共振观象.即所谓饱和.但实际上共振现象仍可继续发生,这是弛豫过程在起作用.弛豫过程使整个系统有恢复到波耳磁曼分布的趋势.两种作用的综合效应,使自旋系统达到动态平衡,电子自旋共振现象就能维持下去.电子自旋共振也有两种弛豫过程.一是电子自旋与晶格交换能量,使得处于高能级的粒子把一部分能量传给晶格,从而返回低能级,这种作用称为自旋?晶格弛豫.由自旋?晶格弛豫时间用T 1表征.二是自旋粒子相互之间交换能量,便它们的旋进相位趋于随机分布,这种作用称自旋?自旋弛豫.]自旋?自旋弛豫时间用T 2表征.这个效应使共振谱线展宽,T 2与谱线的半高宽Δω有如下关系:22T =∆ω (7)故测定线宽后便可估算T 2的大小.观察ESR 所用的交变磁场的频率由恒定磁场B 0的大小决定,因此可在射频段或微波段进行ESR 实验.三、实验仪器FD-ESR-C 型微波电子自旋共振实验装置主要由四部分组成:磁铁系统、微波系统、实验主机系统。

电子自旋实验报告

电子自旋实验报告

【摘要】电子自旋的概念首先由Pauli于1924年提出,1925年S.A.Goudsmit与G.Uhlenbeek利用这个概念解释某些光谱的精细结构。

近代观测核自旋共振技术,随后用它去观察电子自旋。

本实验目的是观察电子自选共振现象,测量DPPH中电子的g因数。

【原理】(一)电子的轨道磁矩与自旋磁矩由原子物理可知,对于原子中电子的轨道运动,与它相应的轨道磁矩μl为μl = —ep l/2m e式中p l为电子轨道运动的角动量,e为电子电荷,m e为电子质量,其轨道磁矩方向与轨道角动量的方向相反,数值大小分别为p l = (l(l+1))^0.5*h μl = (l(l+1))^0.5*eh/2m e原子中电子除轨道运动外还存在自旋运动。

根据狄拉克提出的电子的相对论性波动方程,电子自旋运动的量子数为S = 1/2,自选运动角动量p s与自旋磁矩μsμs = —ep s/m e其数值大小分别为p s = (s(s+1))^0.5*h μs = (s(s+1))^0.5*eh/m e比较上式可知,自旋运动电子磁矩与角动量之间的比值是轨道运动磁矩与角动量之间比值的二倍。

原子中电子的轨道磁矩与自旋磁矩合成原子的总磁矩。

对于单电子原子总磁矩μj与角动量p j之间有μj = -gep j/2m e g = 1 + (j(j+1)-l(l+1)+s(s+1))/2j(j+1)g称为朗德g因数。

对于单纯轨道运动g = 1,对于单纯自旋运动g = 2。

引入回磁比γ,μj = -γp jγ = -ge/2m e在外磁场中,μj和p j的空间去向是量子化的。

p j在外磁场方向上的投影为p z = mh m = j,j-1,……,-j相应的磁矩μj在外磁场方向上的投影为μz = γmh = mgμBμB称为波尔磁子,电子的磁矩通常都用玻尔磁子μB作单位来量度。

μB = 9.274009*10^-24 J/T h = 6.626068*10^-34 J·S(二)电子顺磁共振既然总磁矩uj的空间取向是量子化的,磁矩与外磁场B的相互作用也是不连续的,其能量为E=-u j*B=mgu B B不同量子数m所对应的状态上的电子具有不同的能量。

电子自旋共振实验报告

电子自旋共振实验报告

电子自旋共振实验报告电子自旋共振(ESR)是一种用来研究物质中未成对电子的技术。

通过应用微波辐射,可以观察到电子在外加磁场下的共振吸收现象。

本实验旨在通过对苯基自由基的ESR谱测定,探究其电子自旋共振的基本原理和实验方法。

实验仪器与设备。

本次实验所用的仪器设备包括X波段微波频率计、磁场调节器、样品转台、示波器等。

其中,X波段微波频率计用于测定微波的频率,磁场调节器用于调节外加磁场的大小,样品转台用于调整样品的方向,示波器用于观察共振信号。

实验步骤。

1. 将苯基自由基溶解在溶剂中,得到样品液。

2. 将样品液倒入ESR玻璃管中,通过真空抽取将氧气和杂质排除。

3. 将ESR玻璃管放置在样品转台上,调整磁场方向。

4. 通过微波频率计测定微波的频率,并调节磁场大小,使得共振信号出现在示波器上。

5. 记录微波频率和磁场大小,绘制电子自旋共振谱图。

实验结果与分析。

通过实验测得苯基自由基的电子自旋共振谱图如下:(插入电子自旋共振谱图)。

从图中可以看出,在一定的磁场下,苯基自由基吸收微波的频率呈现出共振现象。

通过对谱线的测定和分析,可以得到苯基自由基的g因子和超精细耦合常数,从而进一步了解其电子结构和分子结构。

结论与讨论。

本实验通过电子自旋共振技朋,成功测定了苯基自由基的ESR谱图,并得到了相关的参数。

通过对实验结果的分析,可以进一步探究苯基自由基的电子结构和分子结构。

同时,本实验还验证了电子自旋共振技术在研究未成对电子体系中的重要应用价值。

总结。

电子自旋共振是一种重要的实验技术,可以用来研究物质中未成对电子的性质。

本次实验通过对苯基自由基的ESR谱测定,展示了电子自旋共振技术的基本原理和实验方法。

通过对实验结果的分析,可以进一步了解样品的电子结构和分子结构,为相关领域的研究提供重要参考。

参考文献:1. Harris, D.C. (2010). Quantitative Chemical Analysis (8th ed.). New York: W.H. Freeman and Company.2. Weil, J.A., & Bolton, J.R. (2007). Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications (2nd ed.). New York: Wiley-Interscience.以上为本次电子自旋共振实验的报告内容,希望能对相关研究工作提供一定的参考价值。

电子自旋共振实验报告

电子自旋共振实验报告

g
B

B0 或者 f g
B
h
B0
对于样品 DPPH 来说,朗德因子参考值为 g =2.0036,将 B 、 h 和 g 值带入上 式可得(这里取 B =5.78838263(52)×10-11 MeV/T, h =4.1356692×10-21 MeV·s)
f 2.8043B0
E g B B0 0 。
若在垂直于恒定外磁场 B0 方向上加一交变电磁场,其频率满足 E 。当
0 时,电子在相邻能级间就有跃迁。这种在交变磁场作用下,电子自旋磁矩
与外磁场相互作用所产生的能级间的共振吸收(和辐射)现象,称为电子自旋共 振(ESR)。式 E 即为共振条件,可以写成
式中 L 、S 分别为对原子角动量 J 有贡献的各电子所合成的总轨道角动量和自旋 角动量量子数。 由上式可见, 若原子的磁矩完全由电子自旋所贡献( L 0, S J ), 则 g 2 。反之,若磁矩完全由电子的轨道磁矩所贡献( L J , S 0 ),则 g 1 。 若两者都有贡献,则 g 的值在 1 与 2 之间。因此, g 与原子的具体结构有关,通
y 方向是均匀的。磁场矢量在波导宽壁的平面内(只有 H x 、 H z ),TE10 的含义
是 TE 表示电场只有横向分量。1 表示场沿宽边方向有一个最大值,0 表示场沿 窄边方向没有变化(例如 TEmn,表示场沿宽边和窄边分别有 m 和 n 个最大值)。 实际使用时,波导不是无限长的,它的终端一般接有负载,当入射电磁波没 有被负载全部吸收时,波导中就存在反射波而形成驻波,为此引入反射系数 和 驻波比 来描述这种状态。
在此 B0 的单位为高斯(1Gs=10-4 T), f 的单位为兆赫兹(MHz),如果实验时
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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
2l l
e e P m μ=-
l P 为电子轨道运动的角动量,e 为电子电荷,e m 为电子质量。

轨道角动量和轨道磁矩分别为
l l P μ== 电子的自旋磁矩
s s e e P m μ=-
s P 为电子自旋运动的角动量,e 为电子电荷,e m 为电子质量。

自旋角动量和自旋磁矩分别为
s s P μ== 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
j
μ与总角动量
j
P 之间有
j j e e g
P m μ=-
其中()()()
()
111121j j l l s s g j j +-+++=++。

对单纯轨道运动g 为1,对于单纯自旋运
动g 为2。

引入旋磁比γ,即有
j j e
P e g
m μγγ==-
在外磁场中
j
P 和
j
μ都是量子化的,因此
j
P 在外磁场方向上投影为
()(),1,,1,2π
=
=----z mh
P m j j j j
相应的磁矩
j
μ在外磁场方向上的投影为
()(),1,,1,2γμπ
=
=----z mh
m j j j j
由以上公式可得
4z B
e
mgeh
mg m μμπ=-
=-
4B e eh
m μπ=
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
j
μ的空间取向是量子化的,因此原子处在外磁场B 中时,磁矩
与外磁场的相互作用也是量子化的,为
2j B mhB
E B mg B γμμπ=-=-
=- 相邻磁能级之间的能量差为
2hB E γπ∆=
当向能量差为
20hB E γπ∆=
的原子发射能量为20
hB h γνπ=
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
B ωγ=
3. 电子自旋共振研究的对象
如果分子中的原子所有的电子轨道都已成对填满了电子,自旋磁矩为0,没有固有磁矩,不会发生电子自旋共振。

因此,要观察电子自旋共振要选取原子中没有完全成对的物质。

在这个实验中,我们采用顺磁物质为DPPH (二苯基-苦基肼),它的分子式为
()()6562223C H N NC H NO -,它的结构式如图所示。

4. 电子自旋共振和核磁共振的比较
关于核磁共振实验基本规律的讨论对于电子自旋共振也试用。

由于电子磁矩比核磁距要大三个数量级(核磁子是玻尔磁子的1/1848)。

在同样磁场强度下,电子塞曼能级之间的间距比之核塞曼能级之间的间距要大得多,根据玻尔兹曼分布律,上下能级之间粒子数的差额也大得多,所以电子自旋共振的信号比之核磁共振的信号要大得多。

当磁感应强度为0.1~1T 时,核磁共振发生在射频范围,电子自旋共振则发生在微波频段范围。

对于电子自旋共振,即使在较弱的磁场下(1mT 左右),在射频范围内也能观察到电子自旋共振现象。

本实验就是在弱场下,用很简单的实验装置观察电子自旋共振现象。

由于电子磁矩比之核磁距要大得多,自旋—晶格和自旋—自旋耦合所造成的弛豫作用较之核磁共振中也大得多,所以一般谱线较宽。

另外由于电子磁矩较大,相当于样品中存在许多小磁体,每个小磁体除了处在外磁场B 之中,还处于由
其他小磁体所形成的局部磁场B’中。

不同自旋粒子的排列不同,所处的局部场B’不同,即B’有一个分布,它的作用也会增大共振线宽。

在固体样品中这种情况更为突出。

为了增加弛豫时间,减小线宽,提高谱仪的分辨本领,可以降低样品温度,加大样品中顺磁离子之间的距离。

对于晶体样品可用同晶形的逆磁材料去稀释顺磁性离子。

【实验仪器用具】
本实验使用微波顺磁共振实验系统,此实验系统是在三厘米频段(频率在930MHz附近)进行电子自旋共振实验的。

其中微波信号发生器为系统提供频率约为9370MHz的微波信号,微波信号经过隔离器、衰减器、波长计到魔T的H臂,魔T将信号平分后分别进入相邻两臂。

可调矩形样品谐振腔,通过输入端的耦合片,可使微波能量进入微波谐振腔,矩形谐振腔的末端是可移动的活塞,用来改变谐振腔的长度。

为了保证样品总是处于微波磁场的最强处,在谐振腔的宽边正中开了一条窄缝,通过机械传动装置可使得实验样品处于谐振腔中的任何位置,并可从贴在窄边上的刻度直接读出,实验样品为密封于一段细玻璃管中的有机自由基DPPH。

系统中,磁共振实验仪的“X轴”输出为示波器提供同步信号,调节“调相”旋钮可使正弦波的负半周扫描的共振吸收峰与正半周的共振吸收峰重合。

当用示波器观察时,扫描信号为磁共振仪的X轴输出的50Hz正弦波信号,Y轴为检波器检出的微波信号。

将磁场强度H的数值及微波频率f的数值带入磁共振条件就可以求得朗德因子g值。

【实验内容、实验数据以及处理】
(一) 观察电子自旋共振现象
预热仪器,将磁共振实验仪处于检波状态,置样品于磁场正中央,用波长表测定微波信号的频率,测定频率为9386MHz 。

按照要求调解仪器,在示波器上观察到如图所示的图像。

(二) 测定DPPH 中的电子的g 因数 用高斯计测得外磁场B 如下:
根据公式
r f=B γ
=ge/2mc γ
其中:346246.62610,f 9.38610,9.27410B h μ--=⨯=⨯=⨯
计算g 因子如下
【实验数据分析以及问题思考】
1. 数据分析
根据g 因子参考值1.95~2.05之间,分析得到的三个g 因子。

实验中得到值分别为
123 1.9591.8821.830
g g g ⎧=⎪
=⎨⎪
=⎩ 由此可知,1g 在参考值范围之内,所以第一组数据求出的g 因子比较准确。

2. 扫场在实验中的作用:实验中难以精确控制磁场大小,因此在固定磁场上加
一个交变磁场,使得电子自旋共振时的磁场在交变的范围内。

3. 外加磁场差不多的情况下,为什么核磁共振可以用射频电磁波激发产生,而
电子自旋共振需要用微波激发:由h g B
γ
μ=
和B ωγ=可知,当磁场大小相同时共振时的共振频率与粒子的磁矩有关,电子的磁矩比原子核的磁矩大得多,因此共振频率大得多,需要更高的波来激发。

4. 在微波段电子自旋共振实验中地磁场的影响不必要消除:微波段发生的电子
自旋共振的磁场强度B 比较强,地磁场大约在0.5~0.6Gs ,所以磁场B 远大于地磁场强度,地磁场可以忽略。

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