課件原子物理第六章6.3,6

1、6.3、史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 在第二章中我們介紹了史特恩蓋拉赫實(shí)驗(yàn)，它證明了銀原子軌道角動(dòng)量取向量子化，但在只考慮軌道角動(dòng)量下，銀原子在磁場(chǎng)中的取向與當(dāng)時(shí)的空間取向量子化理論不相符。 銀原子在磁場(chǎng)中的取向是與銀原子的總磁矩相聯(lián)系的，在不考慮原子核的磁矩下，與銀原子外層電子的總角動(dòng)量相聯(lián)系。其中： 是原子的總磁矩在磁場(chǎng)方向的分量 銀原子在受不均勻磁場(chǎng)的作用下達(dá)到相片時(shí)的橫向移動(dòng)為：（1）（2）說(shuō)明：1、（2）式代入（1）有：（3）2、“”表示M是負(fù)值時(shí)， 和 同方向，當(dāng)M取正值時(shí)， 和 的方向相反由此可見(jiàn)：1、有幾個(gè)M 值，相片上就有幾個(gè)黑條，代表 有幾個(gè)取向。2、由于M 有2J1個(gè)值，則黑條

2、數(shù)有2J+1個(gè)。4、對(duì)處于基態(tài)的銀原子，其原子態(tài)為則： ； ， ，所以出現(xiàn)兩條黑紋。 3、由于黑條距中線的距離S 同Mg 成正比，則由此可求出g 值。5、對(duì)于其它原子在磁場(chǎng)中的取向問(wèn)題，人們也進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，都與理論一致。6.4 順磁共振1. 順磁共振的原理 順磁原子：具有磁矩的原子稱為順磁原子。 當(dāng)磁矩不為零的原子處在磁場(chǎng)中時(shí)，它的能級(jí)分裂成數(shù)層，裂成的能級(jí)同原能級(jí)的差值為:(1)分裂后兩相鄰能級(jí)的間隔為：（2） 如果在原子所在的穩(wěn)定磁場(chǎng)區(qū)域又迭加一個(gè)同穩(wěn)定磁場(chǎng)垂直的交變磁場(chǎng)，通過(guò)調(diào)整它的頻率 ,使一個(gè)量子的能量 剛等于原子在磁場(chǎng)中的兩鄰近能級(jí)差:(3) 這時(shí)兩鄰近能級(jí)間就有躍遷，我們把這

3、種現(xiàn)象稱為順磁共振。說(shuō)明：實(shí)際用的交變磁場(chǎng)是超高頻的電磁波設(shè)： 則電磁場(chǎng)的頻率為相應(yīng)的波長(zhǎng)為： 由此可見(jiàn)順磁共振實(shí)驗(yàn)中所用的電磁波的波長(zhǎng)在厘米的數(shù)量級(jí)2. 順磁共振實(shí)驗(yàn)：G 產(chǎn)生的電磁波的頻率 是固定的，通過(guò)調(diào)整電磁鐵的電流，使磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 逐漸改變，當(dāng) H 達(dá)到使（3）式滿足的數(shù)值時(shí)，探測(cè)器 R 顯示電磁波強(qiáng)度驟減，表明順磁物質(zhì)從電磁波吸收了能量，從而發(fā)生了順磁共振現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)中：1）實(shí)驗(yàn)裝置微波諧振腔C中放置被研究的順磁物質(zhì)，C處于強(qiáng)磁場(chǎng)中。電磁波發(fā)生器G中發(fā)生的電磁波經(jīng)波導(dǎo)送入諧振腔，在延續(xù)的波導(dǎo)的另一端附近有一個(gè)探測(cè)器D，D連接在記錄器R上。2）、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 原子處在磁場(chǎng)中時(shí)，如果沒(méi)有其他影響，裂開(kāi)的能級(jí)是等間隔的，共振就代表能級(jí)的間隔。這時(shí)出現(xiàn)單一峰。吸收最大時(shí)的H值，即峰值對(duì)應(yīng)的H值為：通過(guò)測(cè)量H，則可定出原子基