近代物理实验教程实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划近代物理实验教程实验报告　　中国石油大学近代物理实验实验报告成班级：材物二班姓名：焦方宇同组者：杜圣教师：周丽霞光泵磁共振　　【实验目的】　　1.观察铷原子光抽运信号，加深对原子超精细结构的理解　　2.观察铷原子的磁共振信号，测定铷原子超精细结构塞曼子能级的朗德因子。3.学会利用光磁共振的方法测量地磁场【实验原理】　　1．Rb原子基态及最低激发态的能级　　在第一激发能级5P与基态5S之间产生的跃迁是铷原子主线系的第一条谱线，谱线为双线。52P1/2到

2、52S1/2的跃迁产生的谱线为D1线，波长是794nm；52P1/2到52S1/2的跃迁产生的谱线为D2线，波长是780nm。　　在核自旋I=0时，原子的价电子L-S耦合后总角动量PJ与原子总磁矩μJ的关系μJ=-gJe2　　gJ?1?　　J(J?1)?L(L?1)?S(S?1)　　2J(J?1)目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　I≠0时，对87Rb，I=

3、3/2；对85Rb，I=5/2。总角动量F=I+J,?,

4、I-J

5、。87Rb基态F有两个值：F=2及F=1；85Rb基态有F=3及F=2。由F量子数表征的能级称为超精细结构能级。原子总角动量与总磁矩之间的关系为：μF=-gFe2mPF　　gF?gJ　　F(F?1)?J(J?1)?I(I?1)　　2F(F?1)　　在磁场中原子的超精细结构能级产生塞曼分裂，磁量子数mF＝F,F-1,?,-F，裂成　　2F＋1个能量间隔基本相等的塞曼子能级。　　在弱磁场条件下，通过解Rb原子定态薛定锷方程可得能量本征值为　　E?E0?　　?h　　2　　[F(F?1)?J(J?1)?

6、I(I?1)]?gFmF?BB　　由式可得基态52S1/2的两个超精细能级之间的能量差为　　?EF?　　ah''　　[F(F?1)?F(F?1)]2　　相邻塞曼子能级之间的能量差为?EmF?gF?BB0　　2.圆偏振光对Rb原子的激发与光抽运效应目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　电子在原子能级间发生跃迁时，需要满足总能量和总角动量守恒。一定频率的光可引起能

7、量差为原子能级之间的跃迁。而当入射光是左旋圆偏振光时，量子力学给出的跃迁定则为?L??1,?F?0,?1,?mF??1。　　87　　?　　当入射光是D1的?光时，Rb的52S1/2态及52P1/2态的磁量子数mF最大值都是+2，　　由于只能产生ΔmF=+1的跃迁，基态mF＝+2子能级的粒子不能跃迁，当原子经历无辐射跃迁过程从52P1/2回到52S1/2时，粒子返回到基态各子能级的概率相等，这样经过若干循环之后，基态mF＝+2的子能级上的粒子数就会大大增加，即大量粒子被“抽运”到基态mF＝+2的子能级上，这就是光抽运效应。3.弛豫过程　　在热平衡状态下，基态各子

8、能级上的粒子数遵从玻尔兹曼分布N?N0exp(?　　E　　)kT　　由于各子能级能量差极小，可近似认为各能级上的粒子数相等。光抽运使能级之间的粒子数之差大大增加，使系统远远偏离热平衡分布状态。系统由偏离热平衡分布状态趋向热平衡分布状态的过程称为弛豫过程。本实验涉及的几个主要弛豫过程有以下几种：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　1、铷原子与容器器壁的碰撞：导

9、致子能级之间的跃迁，使原子恢复到热平衡分布。2、铷原子之间的碰撞：导致自旋-自旋交换弛豫，失去偏极化。　　3、铷原子与缓冲气体的碰撞：缓冲气体的分子磁矩很小，对原子的偏极化基本没影响。4.塞曼子能级间的磁共振　　???　　垂直于B0的方向所加一圆频率为?1的射频场B1?B1(excos(?1t)?eysin(?1t))，当　　h　　?1??EmF?gF?FB0时，塞曼子能级之间将发生磁共振。抽运到2?　　?　　基态mF??2子能级上的大量粒子，由于射频场B1的作用产生感应跃迁，即由mF??2跃　　满足共振条件　　迁到mF??1。同时由于光抽运的存在，处于mF?

10、?2子能级上的粒子又将被抽运到　　mF