1、1光磁共振实验摘要：本实验依据塞曼效应、光抽运效应、基态塞曼子能级间的光磁共振等原理，运用“光抽运磁共振光探测”的方法，测量地磁场垂直分量和水平分量以及铷原子的相关参量。关键词：光磁共振，光抽运，塞曼效应一、引言二、实验原理23456三、实验仪器7四、实验步骤：89五、数据处理及误差分析亥姆霍兹线圈轴中心处磁感应强度 B 的计算公式为73216B05NITr其中 r 为线圈有效半径（ m） ， I 为线圈电流强度（A） 。本实验中线圈的相关参数见下表10线圈参数 水平线圈 垂直线圈 扫描线圈匝数 N 250 100 250半径 r（m） 0.2401 0.1530 0.23601地磁垂直分量测
2、量实验测得垂直磁场与地磁场垂直分量完全抵消时，垂直线圈电流为0.062A，代入磁感应强度计算式中，得地磁场垂直分量.5B=1.820T地 垂 直2.铷原子基态朗德因子 和核自旋量子数 I 测量Fg水平线圈电流0.280A，代入磁感应强度计算式中，对应的磁感应强度为 4B=1.30T水 平（1 ） 原子：85Rb实验测得=979.4kHz =265.3kHz12与 对应的频率B水 平=622.35kHz由此可以算出 原子的85Rb=0.34FgI=2.45的理论值为 = ，因此 的测量误差为FgFg理 论 13Fg=1.83%Fg-=0%理 论理 论11I 的理论值为 =2.5，因此 I 的测量
3、误差为I理 论=2.16%I-=10%理 论理 论（2 ） 原子：87Rb实验测得=1460.6kHz1=392.8kHz2与 对应的频率B水 平=926.7kHz由此可以算出 原子的87Rb=0.51FgI=1.48的理论值为 =0.5，因此 的测量误差为FgFg理 论 Fg=1.08%Fg-=10%理 论理 论I 的理论值为 =1.5，因此 I 的测量误差为I理 论=1.43%I-=10理 论理 论3.地磁场的水平分量 和倾角 的测量B地 水 平 水平线圈电流0.280A，对应的磁感应强度为 4B=1.30T水 平12（1 ） ：85Rb=485.9kHz3与 对应的频率为B地 水 平=2
4、46.75kHz计算得 5B=.2910T地 水 平（2 ） ：87Rb=725.9kHz3与 对应的频率为B地 水 平=367.35kHz计算得 5B=7.810T地 水 平两者取平均值，得 5B=6.810T地 水 平前面已经测得 51.820地 垂 直所以=22B=地 地 水 平 地 垂 直 56.8310T倾角为 =0.277tan地 垂 直地 水 平13本实验误差的主要来源：1. 本实验测量过程中，实验室内还在进行塞曼效应的实验，其使用的强磁场对本实验中磁共振频率的测量产生了干扰；2. 示波器信号飘忽不定，使磁共振频率的测量存在读数误差；3. 遮光布遮光不充分，外界光透入对测量产生干扰。六、思考题1. 为什么实验要在抵消地磁场垂直分量状态下进行？用垂直磁场线圈抵消地磁场的垂直分量是为了消除地磁场在垂直方向上对实验的影响，如不抵消，实验效果将不明显，导致误差较大，甚至观察不到信号。2.扫场在实验中的作用是什么？扫场起到中介的作用，使得在求 时消除地磁场水平分量的影响。Fg3.测量 值时，将水平场换向得到的频率为 ，为什么不是 ？ Fg12=12=因为水平磁场和扫场的方向相同，在推得 的表达式时，相加消去扫场与地水平磁场Fg得到的是 。12=参考文献1黄润生，沙振舜，唐涛等， 近代物理实验（第二版） ，南京大学出版社，2008.
