光泵磁共振实验数据处理

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光泵磁共振实验数据处理

观察光泵磁共振现象：

实验波形图:(取上图情形进行后续实验）

在扫场波峰处共振图在扫场波谷处共振图光 泵 磁 共 振 实 验 波 形 图

测量超精细结构因子及地磁场水平分量

一、原始数据处理 水平场电流Ｉ/mA 30０ ３50 400 450 ５0０ 550 (Ru85)/ＫHz B直／T 0.0０ 0. 0. 0. ０. 0． (Ｒu８7)/ＫＨz 扫场方向 扫场方向 平均值 扫场方向 扫场方向 平均值 3 5 12 22 3 7 947 10４８ 1１62 12７2 ７62.5 87 976.5 １087 １１9７ 1 1６89 6 １90３ 20６1 06 ８．5 １．5 1796 １953.5 其中,外加水平直流场 B直=16N710T 3/25r

二、Ｒu85数据线性拟合处理

１、线性拟合结果

EquationAdj. R-Squarey = a + b*x0.99996ValueStandard Error2.7777613819.42851InterceptSlope110.220364.68175E6/KHz1300AA1200110010009008000.000140.000160.000180.000200.000220.00024B直/T

Ru85数据线性拟合图

拟合结果为:=1１0．2２0+4.682106B直 KHz 2、根据=K+AB直

得出K=11０．２20， Ａ= 4.682106。

３、超精细结构及地磁场水平分量的数据处理见实验报告

三、Ｒu87数据线性拟合处理

1、线性拟合结果

EquationAdj. R-SquareAy = a + b*x0.99996ValueInterceptSlope167.606687.01277E6Standard Error3.9721119761.36506/KHz19001800170016001500140013001200AB直/T0.000140.000160.000180.000200.000220.00024Ｒｕ87数据线性拟合图

拟合结果为：=1６７．607＋7.013106B直 ＫHｚ 2、根据=K+AB直

得出Ｋ=1６７.6０7, Ａ= 7.013106。

３、超精细结构及地磁场水平分量的数据处理见实验报告

8787g（Rb）3g（Rb）0.506FF===1.5028585g（Rb）2g（Rb）0.337１、F为理论值,实际测量值为F；

ω=相对误差

1.51.5021.5100%=0.13%。测量值与理论值十分接近。

2、实现光泵磁共振过程中要注意设备的调节，要记得打开垂直场,并将垂直场电流调节到0.06Ａ，如果不打开垂直场，将不能得到试验中要求的图像和数据。那是因为公式

h1gFB(BDCBSBe//)中多出了一项Be⊥，所以ν1，ν2变大了,ν'2变小了。最后

ｇF，Ｂe得到的值都不准确，增大了实验误差。 3、【实验总结】 1、实验中要特别注意对实验仪器的调节,如果调节失误最后会导致实验数据全部错误，最后费力不得好。要想做到这一点就必须在老师讲解时仔细听,认真记；

2、准确把握实验原理，并且能做到与实际结合,要知道实际操作时有许多外界因素影响实验过程。比如在观察光抽运信号时，示波器上的图像并不是和课本上的一样，只是大体相似,那是因为试验过程中地磁场并不是仅仅有垂直、水平分量，还有其他方向分量等因素影响;

3、从实践的角度了解了光抽运和光泵磁共振过程。 实验总结

通过实验了解光泵磁共振的原理，原子存在自旋情况，也了解到什么是粒子数反转。通过所学的知识和查阅资料了解到电子的跃迁可以产生激光,在原子中电子的自发辐射和受激辐射都存在，而且电子的自发辐射和受激辐射都可以产生激光，如果要获得比较强的光就要使得自发辐射的电子多于受激辐射的电子，但是在原子位于高能级的电子要多,所以实现粒子数反转时产生激光的条件。经过该实验的学习，让我理解了什么是光抽运等一些全新的概念，学习了一种测量地磁场的方法。 ４、【注意事项】

１.在观察光抽运信号时，调节扫场幅度,将抽运信号调节到等高,调好后,固定扫场幅度。

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2.在实验过程中应注意区分87Rb、85Rb的共振信号,当水平磁场不变时,频率高的为7Ｒb共振谱线,频率低的为85Rb的共振谱线。当射频频率不变时，水平磁场大的为85Rb的共振谱线,水平磁场小的为87Ｒｂ的共振谱线。

3.为避免杂散光影响信号的幅度及波形，主体单元应当罩上遮光罩。

4．在实验过程中,本装置主体单元一定要避开其它铁磁性物体,强电磁场及大功率电源线。

５、根据实验原理可知，铷原子的gF为gFh

BB共振其中ｈ为普朗克常数，B为玻尔磁子，ν为射频频率。

h6.6261034Js Be9.27411024JT12me 650kHz

6、理论上87Rb的gF为1/2,85Rb的gF因子为1/３， 7、结论

本实验我们通过DＨ807型光泵磁共振的实验装置观察了铷原子的光抽运信号和光泵磁共振信号，并通过测量得到了下列的数值。

1.实验得到的87Rb的gF=0.50000,与理论值的误差为0． 2．实验得到的85Rb的gF=0.33488,与理论值的误差为0.464％。 3.测得地磁场的水平分量为：0.40104T,地磁场为0.443104T。