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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。
实验9.3 光磁共振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＝7９４8）；52Ｐ3／2—52Ｓ1／2为Ｄ2线（λ2＝7200）。
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｜。
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。
2016/10/10 10:24:00近代物理实验报告2实验名称：光磁共振指导教师：刘洋专业：物理班级：求是物理班1401姓名：朱劲翔学号：3140105747实验日期：2016.11.23实验目的：1．加深对超精细结构原子核自旋，原子核磁矩，光跃迁，磁共振的理解。
2．掌握以光抽运为基础的光检测磁共振方法。
3．测定铷(Rb )原子超精细结构塞曼子能级的朗德因子F g 和地磁场强度E B 。
实验原理：1 铷原子基态及最低激发态能级的塞曼分裂天然铷含量大的同位素有两种：Rb 85占72.15%,Rb 87占27.85%。
铷是一价碱金属原子（原子序数为37），基态是2125S ，即电子的轨道量子数0=L ，自旋量子数21=S 。
轨道角动量与自旋角动量耦合成总的角动量J 。
由于是LS 耦合，S L J +=，···,S L J -=。
铷的基态21=J 。
铷原子的最低光激发态是125P 及2325P 双重态，它们是LS 耦合产生的双重结构，轨道量子数L=1，自旋量子数 S=1/2。
2125P 态J=1/2；325P 态J=3/2。
在5P 与5S 能级之间产生的跃迁是铷原子主线系的第一条线，为双线，在铷灯的光谱中强度特别强，2125P 到2125S 跃迁产生的谱线为1D 线，波长为nm 8.794，325P 到2125S 的跃迁产生的谱线为2D 线，波长是nm 0.780。
原子物理学中已给出核自旋I=0时，原子的价电子LS 耦合后总角动量J P与原子总磁矩J μ的关系：Je J J P m e g2-=μ (4-1))1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g J(4-2)其中式中J g 为铷原子精细结构朗德因子。
当I ≠0时，Rb 87的I=3/2，Rb 85的I=5/2。
设核自旋角动量为I P ，核磁矩为I μ，I P 与J P 耦合成F P，有J I F P P P +=。
一、实验目的 之樊仲川亿创作1．掌握光抽运-磁共振-光检测的实验原理及实验方法； 2．研究原子，分子能级的超精细结构；3．测定铷原子同位素87Rb 和85Rb 的郎德因子g ，测定电磁场的水平分量。
二、实验原理：1．铷原子基态和最低激发态的能级铷（Z=37）是一价金属元素，天然铷中含量大的同位素有两种：87Rb ，占27.85 %和85Rb ，占72．15%。
它们的基态都是52S1/2。
在L —S 耦合下，形成双重态：52P1/2和52P3/2，这两个状态的能量不相等，发生精细分裂。
因此，从5P 到5S 的跃迁发生双线，分别称为D1和D2线，如图B4-1所示，它们的波长分别是794.76nm和780.0nm 。
通过L —S 耦合形成了电子的总角动量PJ ，与此相联系的核外电子的总磁矩J μ为2J JJeeg P m μ=-（B4-1） 式中)1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g J（B4-2）图B4-1 Rb 原子精细结构的形成是著名的朗德因子，me 是电子质量，e 是电子电量。
原子核也有自旋和磁矩，核自旋量子数用I 暗示。
核角动量I P 和核外电子的角动量J P 耦合成一个更大的角动量，用符号F P 暗示，其量子数用F 暗示，则I J F P P P+=（B4-3）与此角动量相关的原子总磁矩为2F FF eeg P m μ=-（B4-4） 式中 )1(2)1()1()1(++-+++=F F I I J J F F g g JF （B4-5）F g 是对应于F μ与F P 关系的朗德因子。
在有外静磁场B 的情况下，总磁矩将与外场相互作用，使原子发生附加的能量22F FF F F F F B e ee e E B g P B g M B g M B m m μμ=-⋅=⋅== （B4-6） 其中2B eem μ=124102741.9--⨯=JT 称为玻尔磁子，F M 是F P 在外场方向上分量的量子数，共有2F ＋1个值。
共振在医学上的应用随着科学技术的不断发展，共振技术已经在医学中被广泛应用。
共振技术有许多种，其中包括磁共振、声共振、光共振等多种形式。
在医学领域中，共振技术可以用来诊断疾病，发现隐藏在人体内部的问题，进而给患者提供治疗方案。
现在我们来了解一下在医学领域中，共振技术的具体应用。
1.核磁共振成像核磁共振成像（MRI）是以磁场和无线电波作为信息信号，依据人体内部组织的不同特征来制成图像的一种断层成像技术。
它可以显示出人体内部的结构、功能以及代谢等情况。
由于MRI提供的图像清晰，可以显示细微的病理变化，因此它被广泛应用于肿瘤检测、骨骼疾病检测、脑部疾病检测和心脏疾病检测等方面。
2.声共振成像声共振成像（SWI）也被称为磁共振梯度回波序列（GRE），是一种新近出现的成像技术，它可用来在医疗领域中测量局部血流速率以及检测血管内的血凝块。
声共振成像擅长于检测血管中的血小板聚集，它可以将血红蛋白和铁一起显示在MRI图像中。
因此，这项技术在评估癌症病变、中风和神经退行性疾病方面能够发挥重要作用。
3.共振弹性成像共振弹性成像（MRE）是一种新兴的菲涅耳体系成像技术，它与普通MRI不同的是它除了能够显示人体内部结构外，还可以显示组织的硬度、弹性以及黏滞度等特性。
通过共振弹性成像技术，医生可以在过程中测量肝脏、乳房、脾脏、胰腺等脏器的硬度，进而评估器官的健康状况，发现并诊断潜在的疾病或异常情况。
4.光声共振成像光声共振成像（PAI）是一种成像技术，它结合了光学和声学成像的特点，可以获得未涉及到的无损深层组织成像，尤其是对于一些血管的成像效果优秀。
光声共振成像可以帮助医生对体内血管和血流进行检测和治疗，例如通过测量血流速度、监测动脉的扩张程度等等。
总之，共振技术在医学领域有着广泛的应用价值，其所波及的范畴也日益扩大，甚至现在已经涉及到了生物化学检测领域。
未来，随着共振技术的不断发展，它将会在医学领域中更广泛地被应用。
光磁共振实验报告引言：光磁共振是一种基于光与磁场相互作用的实验方法，可以用于研究物质的光学性质和磁学性质。
本实验旨在通过光磁共振实验，探究光与磁场的相互作用效应，以及基于这种相互作用的应用。
一、实验原理1. 光磁共振现象光磁共振是指当光束通过磁场作用区域内的气体或固体样品时，光束的传播速度和偏振状态会发生变化，这种现象被称为光磁共振。
光磁共振的产生是由于光的电磁性质和物质的磁学性质之间的相互作用引起的。
2. 原子的光磁共振原子的光磁共振是指当原子在外加磁场的作用下，吸收或发射特定频率的光线时产生的光磁共振现象。
这种现象是由于原子的能级结构和外加磁场的相互作用导致的。
二、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备：光源、光栅、磁场产生装置、光电探测器等。
2. 搭建实验装置：将光源置于适当位置，使光束通过光栅产生多条平行的光束，再通过磁场产生装置，最后经过光电探测器检测光强度。
3. 调节实验参数：调节磁场强度和光束频率等参数，使光磁共振现象得以观察到，并记录各种参数数值。
4. 测量数据：通过改变磁场强度和光束频率，记录光电探测器的输出信号变化，得到光磁共振曲线。
5. 数据分析：根据实验数据，分析光磁共振曲线的特征，探究光磁共振现象的原理和规律。
三、实验结果与讨论通过实验观察和数据分析，我们得到了光磁共振曲线，发现在特定的磁场强度和光束频率下，光电探测器的输出信号会发生明显的变化。
这表明在这些条件下，光与磁场的相互作用达到了最大值，产生了光磁共振现象。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 光磁共振现象是由光与磁场的相互作用引起的，当光束通过磁场作用区域内的物质时，光的传播速度和偏振状态会发生变化。
2. 光磁共振现象的产生与原子的能级结构和外加磁场的相互作用密切相关，只有在特定的磁场强度和光束频率下才能观察到光磁共振现象。
3. 光磁共振现象具有很高的灵敏度和分辨率，可以用于研究物质的光学性质和磁学性质，以及制备高性能光学和磁学材料。
实验9.3 光磁共振实验引言为了研究物质内部不同层次的结构和性质，利用电磁波与物质的相互作用作为研究手段，最早使用的是光谱学方法，取得有关原子、分子结构的大量数据，促进了原子、分子物理学的发展，但由于仪器分辨率和谱线线宽的限制，对原子、分子等微观粒子内部更加细致的结构和性质得不到满意的结果，后来发展了波谱学的方法，直接观测在外磁场中原子精细结构能级、超精细结构能级和塞曼子能级间的微波或射频共振（通常称为磁共振）。
分辨率提高了，但是跟微波或射频共振相联系的能级间的能量差很小，由玻尔兹曼分布所造成的粒子在能级上的布居数之差也很小，而且磁偶极跃迁几率比电偶极跃迁几率小几个数量级，磁共振信号很弱，难于探测，迫切需要提高共振信号的强度。
凝聚态物质的波谱学如核磁共振、电子顺磁共振，实验样品浓度较大，加上高灵敏度的电子技术探测方法，可以获得很好的共振信号，在很多领域得到应用。
然而对于研究自由原子的气态波谱学来说，由于样品浓度低几个数量级，共振信号极弱，必须设法提高共振信号强度，才能进行实验观测。
实验目的1.掌握“光抽运—磁共振—光探测”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射频磁共振。
2.测定铷原子Rb 87和Rb 85的参数：基态朗德因子g F 和原子核的自选量子数I 。
3.测定地磁场B 地和垂直分量B 地垂直、水平分量B 地水平及其倾角θ。
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微波或射频磁共振现象的双共振技术。
特点是兼有波谱学方法的高分辨率和光谱学方法的高探测灵敏度。
这里就光磁共振技术对气态铷原子样品探测的实验原理逐一进行介绍。
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，有一个价电子，处于第5壳层，主量子数n =5，电子轨道量子数L =0，1，···，n −1=4，电子自旋S =12。
铷原子中价电子的轨道角动量P L 和自旋角动量P S 发生轨道—自旋耦合（LS 耦合），得到电子总角动量P J ，其数值P J = J J +1 ħ，J =L +S ，L +S −1，···，|L −S|。
其中ħ=h 2π，h 为普朗克常数。
当不考虑铷原子核的自旋时，铷原子总磁矩μJ =−g e2m e P J ，其中-e ，m e 分别为电子的电荷、质量。
朗德因子g J =1+J J+1 −L L+1 +S （S+1）2J J+1（9.3-1） 从而形成原子的精细结构能级，这时，铷原子的基态能级n 2S+1S J 对应于n =5，L =0，S =12，J =12，即为52S 1，对应的朗德因子g J =2；铷原子的第一激发态能级n 2S+1P J 对应于n =5，L =1，S =12，J =12，32，是双重态，即为52P 12和52P 32，对应的朗德因子g J =23，43。
52P 12→52S 12的能级跃迁产生光谱线D 1线（λ1=794.76nm ）；52P 32→52S 12的跃迁产生光谱线D 2线（λ1=780.0nm ）。
本实验观测与D 1线有关的能级的超精细结构及其在弱磁场中的塞曼分裂。
通常原子核也具有角动量，记原子核的总角动量为P I ，它的核中质子和中子的轨道角动量和自旋角动量的矢量和，核的总角动量的数值P I = I I +1 ħ，通常也称为核自旋，其中I 称为核的自选量子数，I 为整数或半整数，已知稳定的原子核的I 数值在0到152之间。
核的总角动量P I 的最大可测的分量值为Iħ。
当ħ≠0时，原子核的总磁矩为μI =g I e p P I=g I I I +1 μN 其中g I 为原子核的朗德因子，至今还不能由其他量子数计算出来，只能由实验测定。
μN =eħ2m p称为核磁子，m p 为质子质量，是电子质量m e 的1836倍，因此核磁子μN 比玻尔磁子μB =eħ2m e （≈0.5788×10−4eV/T ）小三个数量级。
原子核总角动量P I 和电子总角动量P J 耦合（称为IJ 耦合）成原子总角动量P F ，其数值P F = F F +1 ħ。
F 为原子总量子数：F =I +J ，I +J −1，···，|I −J|。
F 不同取值的个数为2I +1（当I ≤J ）或2J +1（当J ≤I ）。
从而原子的精细结构能级细分为由总量子数F 标定的超精细结构能级。
天然铷中主要含有两种同位素：Rb 87和Rb 85，其含量分别约为28%和72%。
提纯后的Rb 87、Rb 85是非常昂贵的，本实验使用天然铷，既可以同时观测两种铷原子的光磁共振现象，又大大降低实验器材费用。
原子的基态52S 12和第一激发态52P 1都分成两个超精细结构能级，对Rb 87而言，I =32，分别由总量子数F =I +J =2和F =I −J =1来表征；而对Rb 85，I =52，则由F =3和F =2来表征。
原子总角动量P F 与原子总磁矩μF 之间的关系为：μF =−g F e2m e P F （9.3-2） g F =1+F F+1 +J J+1 −I （I+1）2F F+1（9.3-3） 导出（9.3-2）和（9.3-3）式时本应包含两项，分别与μI 和μJ 有关，由于跟μI 有关的项比跟μJ 有关的另一项小得多，因此被略去了。
在弱的外磁场中，由于磁场较弱未能破坏IJ 耦合，必须考虑原子核的总角动量和原子核的总磁矩的影响，用IJ 耦合后的P F 和μF 作为原子的总角动量和总磁矩。
本实验中作为非磁性物质的铷原子处于弱磁场B （通常表征磁场的物理量，在非磁性物质中和磁性物质的外部用磁感应强度B ，在磁性物质内部用磁场强度H ）中，铷原子获得附加的能量E m F =−μF ·B =m F g F μB B ，其中μB 是玻尔磁子，磁量子数m F =F ，F −1，···，−F ，共2F +1个数值，因此对应于总量子数F 的超精细结构能级分裂成2F +1个塞曼子能级。
相邻子能级之间的能量差均为E m F −E m F −1=∆E =g F μB B （见图9.3-1）。
当外磁场B=0时，塞曼子能级简并为超精细结构能级。
铷原子Rb 87和Rb 85的基态52S 1和第一激发态52P 1的朗德因子g F 和相邻塞曼子能级间能量间隔 ∆E =|g F |μB |B|的理论值列在表9.3-1中。
表9.3-1 g F 和相邻塞曼子能级间能量间隔 ∆E 的理论值在热平衡条件下，原子在各能级的分布数遵循玻尔兹曼分布（N =N 0exp （−E/kt ）），由于基态各塞曼子能级的能量差极小，故可认为原子均衡地分布在基态各塞曼子能级上。
如果在引起超精细结构能级分裂的弱磁场的垂直方向上加一个射频磁场，当射频光子能量等于基态52S 12相邻塞曼子能级的能量间隔 ∆E 时，hv =|g F |μB |B|，会诱导产生这些子能级间的磁共振跃迁，当一个原子吸收一份射频光子能量，向上跃迁到相邻塞曼子能级上，就有另一个原子发射一份射频光子能量，向下跃迁到相邻的塞曼子能级上，但是宏观上没有电磁能量的净吸收或净发射，因而无法从实验上检测出这种磁共振跃迁。
若要从实验上检测出磁共振跃迁必须在基态塞曼子能级之间造成显著的粒子数差。
下面介绍的光抽取效应就其这样的作用。
2.圆偏振光对铷原子的激发与光抽运效应以铷光谱灯发射的D 1光入射到铷蒸汽原子样品上时，会产生原子在基态52S 12的塞曼子能级与第一激发态52P 12的塞曼子能级之间的跃迁，这种光跃迁起作用的是光的电场部分，必须满足能量守恒和角动量守恒，其选择定则为∆L =±1，∆F =0，±1，∆m F =0，±1。
如果用的是D 1σ+光，它是电场矢量绕磁场方向左旋的圆偏振光，在磁场方向，角动量为+ħ，它与原子相互作用时，原子不仅吸收光子的能量，也吸收光子的角动量。
原子的角动量增加了+ħ值，因而只能发生∆m F =+1的跃迁。
由于Rb 87的基态52S 1和第一激发态52P 1的m F 最大值都是+2，基态52S 1中m F ≠+2，的塞曼子能级上的原子跃迁到激发态52P 1的允许子能级上，而处于基态的m F =+2子能级上的原子不能跃迁，否则违反选择定则。
原子从52P 1态会发射光子自发退激返回基态52S 1，这是无辐射跃迁，按选择定则∆m F =0，±1，以同样的概率返回基态各子能级，从而使基态的m F =+2子能级上的原子数增加（见图9.3-2）。
经过若干次激发和退激后，基态的m F =+2子能级上的原子数大大增加，好像基态的m F ≠+2的较低子能级上的大量原子被“抽运到基态的m F =+2的子能级上，造成粒子数反转，这就是光抽运效应（亦称“光泵”）。
光抽运造成原子的非平衡分布，随着在基态的m F ≠+2子能级上原子数的减少，Rb 87原子对光的吸收减弱，直至饱和不再吸收。
m F 的每一个数值代表原子总磁矩μF 在磁场中的一种取向，样品获得净磁化，称为“偏极化”。
外加恒磁场下光抽运的目的就是要造成基态子能级的偏极化，使得基态子能级间的磁共振跃迁得以实现。
D 1σ−光（电场矢量绕磁场方向右旋的圆偏振光，在磁场方向，角动量为−ħ）也有光抽运作用，不过它的作用跟D 1σ+正好相反，将大量原子“抽运”到基态的m F =−2的子能级上。
当用π光（电场矢量与磁场方向平行的线偏振光，在磁场方向，角动量为零），Rb 87原子对光有很强的吸收，由于∆m F =0，没有光抽运效应。
对于Rb 85原子，基态52S 12和激发态52P 12的m F 最大值都是+3，用D 1σ+或D 1σ−光做光抽运时，原子则被抽运到基态的m F =+3或m F =−3的子能级上。
3.弛豫过程原子系统由非热平衡的偏极化状态趋向于热平衡分布状态的过程称为弛豫过程。
它主要是由于铷原子与容器壁碰撞，以及原子之间的碰撞，使系统返回到热平衡的玻尔兹曼分布，即基本上是均衡分布。
系统的偏极化程度取决于光抽运和弛豫过程相互竞争的结果。
为使偏极化程度高，可采用加大光强以提高光抽运效率，选择合适的温度以合理控制原子密度，充压强约1333Pa （10mmHg柱）的磁性很弱的缓冲气体（如氮气或氩气、氪气等），由于缓冲气体分子与铷原子的碰撞对铷原子能态的影响很小，而缓冲气体的密度比铷蒸汽原子的密度高6个数量级，这将大大减少铷原子与器壁的碰撞机会，加快偏极化的进程，并能较长时间保持铷原子高度的偏极化。
4.基态塞曼子能级之间的射频磁共振光抽运造成偏极化，光吸收停止。
