25-光磁共振
光磁共振实验报告
近代物理实验题目光磁共振学院数理与信息工程学院班级物理071班学号07180132姓名骆宇哲指导教师斯剑宵浙江师范大学实验报告实验名称光磁共振班级物理071 姓名骆宇哲学号07180132同组人实验日期10/04/15 室温气温光磁共振摘要：光磁共振(光泵磁共振)利用光抽运（Optical PumPing）效应来研究原子超精细结构塞曼子能级间的磁共振。
研究的对象是碱金属原子铷（Rb），天然铷中含量大的同位素有两种：85Rb占72．15％，87Rb占27．85％。
气体原子塞曼子能级间的磁共振信号非常弱，用磁共振的方法难于观察。
本实验应用光抽运、光探测的方法，既保持了磁共振分辨率高的优点，同时将探测灵敏度提高了几个以至十几个数量级。
此方法一方面可用于基础物理研究，另一方面在量子频标、精确测定磁场等问题上都有很大的实际应用价值。
关键词：光磁共振光抽运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。
实验方案：一、实验目的1．加深对原子超精细结构、光跃迁及磁共振的理解。
2．测定铷原子超精细结构塞曼子能级的郎德因子g。
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、实验内容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。
医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别
医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别2011-01-25 09:27:17| 分类：个人日记|字号大中小订阅医学成像：X光,B超,CT,MRI的原理与区别X光能穿透物质，不同的物质其穿透性不同，利用这个特点在物质的另一端对X光投影，可以展示出物体的内部结构。
X光与可见光基本相同，只是频率不同。
可见光光子和X光光子都是由电子在原子中的运动产生的。
当电子从高能量轨道跃到低能量轨道时，将能量以光子的形式释放出来。
当发出的光子照射到其他物体的表面时，与另一个原子碰撞，如果光子的能量符合这个原子的电子跃阶的能差，则光子的能量被吸收，该原子的电子发生跃阶；否则光子不能使电子跃阶，在这种情况下光子的能量通常较小，这种光子可以穿越物质。
而X光穿越物质的原理正好相反，是因为它的能量较大。
X光的部分能量用于够撞离原子的电子，剩下的能量就穿越了物质。
一般小的原子比较不容易吸收X光的能量，大的原子则比较容易，人体软组织的小原子较多，而骨骼中钙原子较大，这在X光片上的反映就是骨骼部分较亮，而软组织较暗。
由于X光撞离了电子，所以是一种电离辐射，游离的电子可以导致人体细胞内发生化学反应，还可以使DNA发生突变等，这些就是X光可能产生的危害。
-------------------------------CTCT也是利用X光的来实现的，由于X光是一种光影投影，所以它只能显示一个方向上的物体结构，如果物体内部发生不同物质的重叠，这就无法显示了。
CT是多个方向上的X光照射，通常CT扫描仪是围绕人体的身体旋转扫描，这样能得到多个角度的投影，计算机收集这些信息，并将这些信息合成横截面图像。
-------------------------------B超B超是通过超声波反射来成像，这种技术与蝙蝠、鲸和海豚的回声定位以及潜艇使用的声纳十分类似。
-------------------------------MRIMRI中文成为核磁共振，当把物体放置在磁场中，以改变氢原子的旋转排列方向，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，由于不同的组织会产生不同的电磁波讯号，经电脑处理，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。
大学近代物理实验期末考试复习资料
专题一光谱专题1、氢原子和钠原子光谱实验观察的线系氢原子光谱观察的线系是巴尔末线系钠原子光谱观察的线系是主线系（见课本P9)2、光电倍增管的工作原理光谱仪当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。
这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。
然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。
因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。
另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。
3、光谱仪的构成及工作原理光谱仪的构成：光学系统电子系统软件系统（其工作原理见书P6)4、什么是量子缺?如何测量？由于原子实的极化与贯穿，主量子数n相同、轨道量子数l不同的轨道,其能量并不相同，电子能量与n/l都有关系，暂不考虑电子自旋与轨道运动的相互作用引起的能级分裂。
以有效量子数代替主量子数.主量子数与有效量子数只差称为量子缺.通过光谱仪测出相邻谱线的波长,算出两谱线的波数差，再代入课本（2-7）公式,再通过查里德伯表找出m，a值，即可算出量子缺,相邻两谱线可绝定一个量子缺，对不同测量数据取平均值，即为所求的量子缺。
5、狭缝宽度和高压对测量结果的影响高压作用是提高光电倍增管的放大系数，使其对光信号更为敏感，对谱线宽度和分辨率影响可以忽略，而入射狭缝和出射狭缝的宽度与谱线宽度成正比,与光谱仪的分辨率成反比,因此缝宽不能加得太大以免降低谱线的分辨率,也不能太小，以免谱线强度太弱。
6、氘原子和钠原子光谱实验中,所用到的光源、分光元件、光强探测仪分别是什么?氘灯平面衍射光栅光电倍增管（PMT）钠灯平面闪耀光栅光电倍增管 (PMT）、光电探测器专题二真空专题实验一基础部分1、掌握粗真空、低真空、高真空区域的划分。
答：粗真空：100000Pa—1300Pa 760托~10托低真空：1300Pa-0。
13Pa 10托～10^（-3）托高真空：0。
3.光磁共振实验预习报告
光磁共振实验预习报告【摘要】光磁共振是利用光泵抽运方法来研究气态原子基态及激发态精细和超精细结构塞曼能级间的磁共振。
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。
本实验在加深对原子超精细结构的理解的基础上，掌握观测光抽运效应的条件和方法，观察和测量共振信号的扫场法，超精细结构的理解，掌握以光抽运为基础的光检测磁共振方法，进而测定铷原子两个同位素Rb 87或Rb 85的超精细结构塞曼子能级的朗德因子g 的测量。
【关键字】光磁共振 精细结构 铷原子 朗德因子 【引言】光磁共振是“激光之父”卡斯特勒提出并实现。
它的基本思想是利用光的抽运效应造成原子基态Zeeman 能级上粒子布居的偏极化，即偏离热平衡时所遵循的Boltzmann 分布。
然后利用磁共振效应对这种偏极化布局进行扰动，使光的抽运速率变化。
通过对抽运速率变化的探测来研究原子塞曼能级超精细结构。
由于气体原子塞曼子能级间的磁共振信号非常弱，用磁共振的方法难以观察。
1950年卡斯特勒(A.Kastler)提出了光抽运方法（又称光泵），使原子能级的粒子数分布产生重大改变，并利用抽运光对磁共振信号作光检测，从而大大提高了信号强度和检测灵敏度，成功地观测了气体原子塞曼子能级间的磁共振，由此发展起来的光泵磁共振技术，为现代原子物理学的研究提供了新的实验手段，并为激光和量子频标的发展打下了基础，卡斯特勒也因此荣获1966年度的诺贝尔物理奖。
【正文】 一、实验原理1. 铷（Rb ）原子基态及最低激发态的能级铷的价电子处于第五壳层，主量子数n=5。
基态的L=0, 最低激发态的L=1。
电子还具有自旋，电子自旋量子数S=1/2。
由于电子的自旋与轨道运动的相互作用（既L —S 耦合）而发生能级分裂，称为精细结构。
电子轨道角动量L P 与其自旋角动量S P 的合成电子的总角动量S L J P P P +=。
原子能级的精细结构用总角动量量子数J 来标记，J=L+S ，L+S-1，…，|L-S |.对于基态， L=O 和S=1/2,因此Rb 基态只有J=1/2。
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。
光磁共振
光磁共振物理学院07级 071120025 戴赟赟【引言】光磁共振技术是２０世纪５０年代法国物理学家卡斯特勒（Ａ．Ｋａｓｔｌｅｒ）提出的。
他于１９９６年获诺贝尔物理学奖。
该技术是将光抽运与射频磁共振相结合的一种双共振过程。
气体原子塞曼子能级能量差极小，磁共振信号极弱，难于探测，采用光探测原子对入射光的吸收，获得了磁共振信号。
因此光磁共振技术既保持了磁共振的高分辨率，又将探测灵敏度提高了约十个量级，因而特别适用于研究原子、分子的细微结构及其有关参量的精密测量，以及对原子、分子间各种相互作用进行研究。
近年来出现的激光射频双共振技术为原子、分子高激发态的精密测量开辟了广阔的前景。
利用光磁共振原理在量子频标和精密测定磁场上已经开发了精密仪器，即原子频率标准（原子钟）和原子磁强计，更重要的是光磁共振原理为激光的发现奠定了基础。
【实验目的】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。
2、测定铷同位素Ｒｂ８７和Ｒｂ８５的ｇF因子，测定地磁场。
【实验原理】光磁共振是根据角动量守恒原理，用光学抽运来研究原子超精细结构塞曼子能级间磁共振现象的双共振技术。
由于应用了光探测方法，使得它既保存了磁共振高分辨率的优点，同时又将测量灵敏度提高了几个数量级。
它对原子、分子等内部的微观结构的研究，在量子频标、弱磁场的精确测量等方面都有很大的应用价值。
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：Ｒb87和Ｒb85。
根据ＬＳ耦合产生精细结构，它们的基态是52Ｓ1／2，最低激发态是52Ｐ1／2和52Ｐ3／2的双重态。
对Ｒb87，52Ｐ1／2—52Ｓ1／2跃迁为Ｄ1线（λ1＝7９４8A）；52Ｐ3／2—52Ｓ1／2为Ｄ2线（λ2＝7200A）。
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｜。
光磁共振
基态 基态
52 P3/ 2
52 P 2 1/
F=2
F ( F + 1) + J ( J + 1) − I ( I + 1) gF = gI 2 F ( F + 1)
F=1
52 S1/ 2
F=2
F=1
塞曼子能级的形成
原子处于弱磁场中， 原子处于弱磁场中，由于原子总磁矩与磁场的相互 作用使能级进一步分裂，形成塞曼子能级。 作用使能级进一步分裂，形成塞曼子能级。这些能级用 磁量子数来表示， 能级间距相同。 磁量子数来表示，M F = F , F − 1,..., − F ，能级间距相同。 相互作用能表示如下： u F 和 B 相互作用能表示如下：
me = 9.11×10 −31 kg
m质子 = 1.673 × 10 −27 kg eℏ µB = = 9.274 ×10 − 24 J / T 2me
；
h = 6.626 × 10 −34 J ⋅ s 普朗克常数： 普朗克常数：
扫场按钮按下，扫场与地磁场水平分量同向； 扫场按钮按下，扫场与地磁场水平分量同向； 水平场按钮弹出，水平场与地磁场水平分量同向； 水平场按钮弹出，水平场与地磁场水平分量同向； 垂直场按钮按下，垂直场与地磁场垂直分量同向； 垂直场按钮按下，垂直场与地磁场垂直分量同向；
二）. 观察光抽运信号
调节垂直场的方向和幅度使得其能抵消地磁场垂直分量； 调节垂直场的方向和幅度使得其能抵消地磁场垂直分量； 加上方波扫场,方向与地磁场水平方向相反， 加上方波扫场,方向与地磁场水平方向相反，在示波器上 观察光抽运信号， 观察光抽运信号，得到如下图所示的扫场和光抽运信号 的对照图： 的对照图： 脉
52 P1/ 2
光磁共振
102实验二十四 光 磁 共 振光抽运（Optical Pumping ，也称光泵）由克斯特勒（A. Kastler ）等人于本世纪五十年代初提出。
光磁共振是指通过“光抽运一磁共振一光探测”来研究原子细微结构的一种实验方法，它解诀了光谱方法及核磁共振、电子顺磁共振方法不能满意解决的微观粒子内部细微结构和变化的许多问题。
光磁共振光探测技术是原子结构研究的重要手段，在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面也有重要应用。
【实验目的】1．了解光磁共振的基本原理和实验方法。
2．观察铷原于基态塞曼光抽运信号和磁共振信号，测定g 因子值。
3．运用光磁共振方法测量地磁场。
【实验原理】1．铷原子能级的超精细结构及塞曼分裂原子的核磁矩与电子磁矩的相互作用会产生原子能级的超精细结构。
而原子的总磁矩与磁场的相互作用, 使超精细结构进一步分裂（塞曼效应）。
我们知道，在磁场中，原子总磁矩与磁场B 的相互作用能为B m g B E B F F F μμ=⨯-=→→(1)式中F m 一原子总角动量J 在磁场方向的投影，称为磁量子数。
共有2F ＋1个值，F 为原子总量子数：μB 一玻尔磁子，为一物理常数；B 一磁场的磁通密度，F g 一朗德因子，其值在理论上为)1(2)1()1()1(++-+++=F F I I J J F F g g JF)1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g J（S 一电子自旋量了数：L 一电子轨道量子数；I 一原子核自旋量了数；J 一L 与S 的合成量子数，从（1）式可知，相邻两塞曼了能级间的能量差为B g E B F μ=∆ (2)铷（Rb ）属碱金属，天然铷同位素有两种， 85Rb 占72．15％， 87Rb 占27.85％，原子能级基态是2/125S (，对应L ＝0，S ＝1／2,J=1/2)，最低激发态2/125P 与2/325P 是的双重态（对应L=1，S ＝1／2,J=1/2,3/2），基态2/125S 跃迁到最低激发态2/125P 与2/325P 的D 1 线波长是794.8nm ，D 2 线波长是780.0nm ，以87Rb 为例，图1表示它在磁场中的精细结构及塞曼分裂。
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102实验二十四 光 磁 共 振光抽运（Optical Pumping ，也称光泵）由克斯特勒（A. Kastler ）等人于本世纪五十年代初提出。
光磁共振是指通过“光抽运一磁共振一光探测”来研究原子细微结构的一种实验方法，它解诀了光谱方法及核磁共振、电子顺磁共振方法不能满意解决的微观粒子内部细微结构和变化的许多问题。
光磁共振光探测技术是原子结构研究的重要手段，在激光、电子频率标准和精测弱磁场等方面也有重要应用。
【实验目的】1．了解光磁共振的基本原理和实验方法。
2．观察铷原于基态塞曼光抽运信号和磁共振信号，测定g 因子值。
3．运用光磁共振方法测量地磁场。
【实验原理】1．铷原子能级的超精细结构及塞曼分裂原子的核磁矩与电子磁矩的相互作用会产生原子能级的超精细结构。
而原子的总磁矩与磁场的相互作用, 使超精细结构进一步分裂（塞曼效应）。
我们知道，在磁场中，原子总磁矩与磁场B 的相互作用能为B m g B E B F F F μμ=⨯-=→→(1)式中F m 一原子总角动量J 在磁场方向的投影，称为磁量子数。
共有2F ＋1个值，F 为原子总量子数：μB 一玻尔磁子，为一物理常数；B 一磁场的磁通密度，F g 一朗德因子，其值在理论上为)1(2)1()1()1(++-+++=F F I I J J F F g g JF)1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g J（S 一电子自旋量了数：L 一电子轨道量子数；I 一原子核自旋量了数；J 一L 与S 的合成量子数，从（1）式可知，相邻两塞曼了能级间的能量差为B g E B F μ=∆ (2)铷（Rb ）属碱金属，天然铷同位素有两种， 85Rb 占72．15％， 87Rb 占27.85％，原子能级基态是2/125S (，对应L ＝0，S ＝1／2,J=1/2)，最低激发态2/125P 与2/325P 是的双重态（对应L=1，S ＝1／2,J=1/2,3/2），基态2/125S 跃迁到最低激发态2/125P 与2/325P 的D 1 线波长是794.8nm ，D 2 线波长是780.0nm ，以87Rb 为例，图1表示它在磁场中的精细结构及塞曼分裂。
1032．圆偏振光对铷原子的激发与光抽运效应 在一定频率的1D （7948οA ）光照射之下可以引起87Rb 原子从基态2/125S 至最低激发态的跃迂。
在磁场中如果用+σ1D 左圆偏振光照射处在磁场中的87Rb 原子时，则只能引起某些特定塞曼能级之间的跃迁。
，根据动量守恒定律，选择定则为1,0±=∆F 和=∆F m +1 LJ F m F21 0--1--2 --1 0 1210 --1--2--10 1这时基态原子向上跃迁时基态中2+=F m 能级上的原子不会被激发,见图2.然后处于激发态的87Rb 粒子将通过自发辐射退回到基态所有塞曼子能级（包括2+=F m 能级）。
因此，当继续用+σ1D 光照射原子时，经过若干次“激发一辐射一激发…，的循环之后，基态中F m ＝＋2能级上的原于数目会显著地多于基态中其它塞曼子能级上的原于数目，即大量的原于会被抽运到基态F m ＝＋2的子能级之上。
这就是光抽运效应。
类似地，也可用1D 光的右偏振光即σ1D 光照射“R b 原子，最后原子都会集居在F ＝2、F m ＝-2的子能级上。
粒子在各能级间的非平衡分布称为粒子偏极化。
因此，光抽运最后结果，在基态中2+=m 能级上的原于数目104会显著多于其它子能级上的原子数目，这就是光抽运效应造成粒于偏极化。
有了这种偏极化，才可以在特定的子能级间实现磁共振。
as2/125PF m ＝＋2 2/125S图 23．塞曼子能级之间的磁共振和光探测如果在垂直外磁场B 的平面内，加上一个频率为υ的射频磁场，则当满足条件 B g E h B F μν=∆= （3）时。
（E ∆为相邻两个塞曼子能级间的能量差），在基态的F m ＝＋2与F m ＝＋1两相邻能级之间将发生磁共振（当然，磁共振也可以在基态的其它相邻塞曼于能级问发生，，但不显著）。
磁共振会使处在2=F m 上的大量粒子跃迁F m ＝＋1．但同时由于光抽运的存在，处于基态其它（除F m ＝＋2以外）塞曼能级上的粒子又会被抽运到F m ＝＋2的子能级上。
这种过程往复进行，达到一个新的动态平衡。
于是，磁共振时，基态中F m ＝＋2子能级上的粒于数总是少于不共振时的粒子数，因此，磁共振时样品泡对σ1D 光的吸收显著增强。
从而，我们可以通过测量透射光强的变化来获得磁共振信号，实现了磁共振的光探测。
巧妙地把一个磁共振时的低频射频光子（约1至10MHz ）转换成为一个高频光频光子（f ≈108MH ，）。
这样信号功率 增强了7～8个数量级，使对磁共振探测的灵敏度提高很多很多。
【实验装置】DH807A 型光磁共振实验仪由主体单元，电源，辅助源，射频信号发生器以及示波器组1051主体单元 ：图4是它的示意图：1铷灯图4① 表示铷灯，射出的光经透镜继而过②偏振片和1/4波片，接着穿过③金属铷样品泡，再穿过透镜直达④光电接收器，从而产生信号输入示波器显示信号波形。
样品泡的周围有⑤水平亥姆兹线圈与⑥垂直亥姆兹线圈，当通电流后分别产生水平磁场//B 与垂直磁场B ，方向及大小由电流所决定。
同时，在水平亥姆兹线圈⑤中还迭绕一水平线圈，用以产生周期变化的扫场磁场S B 用于寻找信号。
在做共振信号时，还需在线圈⑦中输入一射频信号，产生射频磁场。
2辅助源及电源：电源的作用是提供三组直流电源，一路为水平亥姆兹线圈提供电流，产生水平磁场B //：二路为垂直亥姆兹线圈提供电流，产生垂直磁场B ┻，选择合适的方向，用于抵消地磁场的垂直分量，三路提供铷灯，温控以及扫场工作电压，使辅助源产生三角波，方波扫场信号，产生扫场磁场B S 。
辅助源还设有“池温”，“扫场”，“水平”，“垂直”及“三角波，方波”的转换开关，以控制池温的开或关，扫场磁场B S ，水平磁场B //，垂直磁场B ┻的方向，然它们的大小分别由电源上的相应开关控制。
DH807A 型光磁共振实验仪的总体有安装由图5所示。
图5106【实验内容】1．实验前的仪器调整：a 借助指南针，将整个仪器装置按南北向放置，使产生的水平磁场与地磁场的水平分量B d//方向平行。
b 将扫场，水平场，垂直场关闭，通电加热约30分，当铷灯温度到90C 0，铷样品泡温度到40-50 C 0左右，实验装置开始温控，（这时仪器上的录灯亮起）从铷灯后侧的小孔中可以看到玫瑰色的紫光。
c 借助指南针，辅助源的方向开关，分别鉴别扫场，水平场，垂直场单个磁场作用时各磁分量的方向。
2．观察光抽运信号：【操作要点】采用方波作为扫场信号。
选择扫场方向使产生磁场的方向与地磁场的水平分量B d//方向相反。
然后旋转偏振片，调节扫场磁场B S 的幅度以及垂直磁场B ┻的方向与它的幅度,就可以观察到图6光抽运信号的出现。
再仔细调节，可以发现信号的幅度与下列因素有关：1：与池温有关，当池温在55C 0左右时信号幅度最大。
过大或过小幅度均变小。
2：当垂直磁场B ┻完全抵消地磁场的垂直分量时信号幅度最大。
这时的B ┻就是地磁场的垂直分量。
图63：共振信号的观察操作要点：本实验采用调频法，将水平场电流调到一定的强度，用三角波作为扫场信号，选择扫场方向使产生磁场的方向与地磁场的水平分量B d//方向，水平亥姆兹线圈产生磁场B //的方向相同，然后加射频磁场于射频线圈上，调节频率直到示波器出现图7所示的稳定图形。
4：测定g (朗德因子)根据磁共振原理，共振时必须满足： gB h 0μυ= (3) 式中： 0μ 玻尔磁子h -----普朗克常数 B ------水平方向总磁场 υ-----共振频率分析实验条件，可以发现公式3实际上可以写光抽运信扫场信号107成： )(////0d S B B B g h ++=μυ （4） 根据图7所示，共振发生时扫场磁场B S 正好为另，所以公式4又可以更改成： )(////0d B B g h +=μυ （5） 变换方程5成： //0//d B ghB -=υμ （6） 分析公式6可知，gho μ是一个常数，而且 在 水平亥姆兹线圈的几何尺寸等固定的情况下，水平磁场//B 的大小由水平电流的大小而决定,（计算公式请见附录）。
所以//B --υ成线性关系，斜率是gho μ。
只要多次地改变水平电流，求出对应的//B ，改变射频频率，测量出一系列的共振频率，根据数据就可以作出直线，然后由斜率求出g (朗德因子)。
因为铷有两种同位素，85Rb ， 87Rb 的g (朗德因子)数值不同，理论值85Rb=1/3，87Rb=1/2，因此采用上述方法测试的直线应是两条，斜率不同，但在坐标上的截距必然相同，因为那是地磁场的水平分量。
测出数据，填入数据表，画出如图8所示的坐标图。
求出朗德因子g 以后，分别与85Rb 和87Rb 的理论值 求出相对误差。
5 地磁场测量：用方波扫场，使垂直磁场与地磁场的垂直分 量方向相反，调节垂直磁场的大小，使光抽运 信号的幅度最大，这时的垂直磁场就是地磁场的垂直分量B d ┻。
地磁场的水平分量就是图8的截距，则地磁场：⊥+=d d d B B B 2//2 （6）108【数据处理】【思考题】1．光磁共振实验装置中共有几个磁场对实验产生影响，它们的作用是什么？ 2．分析产生下列畸变光抽运信号的原因，如何进行纠正？3．扫场信号不过磁另线，能否观察到光抽运信号？4．如何判别共振信号是87Rb 还是85Rb 产生的？ 【附录】1．水平磁场//B 与垂直磁场⊥B 的计算： 32310516-⨯⨯⨯=I RNB π 式中：N---亥姆兹线圈每边的匝数R---线圈的有效半径 m I---流过线圈的电流 A B---磁场强度 GS2．仪器亥姆兹线圈的参数。