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核磁共振实验报告04级11系姓名：徐文松学号：PB04210414 日期：2006.05.12CONTENTS OF THIS REPORT（Click while press CTRL to locate it）return核磁共振return1．观察核磁共振稳态吸收现象；2．掌握和磁共振基本试验原理和方法；值和g因子。
3．测量1H和19F的return1．核自旋原子核具有自旋，其自旋角动量为h I I p )1(1+=其中I 是核自旋量子数，其值为半整数或整数。
当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0,1,2…，当质量数为奇数时，I=2n（n=1，3,5…）． 2．核磁矩原子核带有电荷，因而具有子旋磁矩，其大小为)1(211+==I I g p m egN NμμN N m eh2=μ式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，Nm 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝227100509.5m A ⋅⨯-，令gm e N 2=γ显然有I I p γμ= γ称为核的旋磁比。
3．核磁矩在外磁场中的能量核自旋磁矩在外磁场中会进动。
进动的角频率00B γω=B 为外恒定磁场。
４．核磁共振实现核磁共振，必须有一个稳恒的外磁场OB 及一个与OB 和总磁矩m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ，当1B 的角频率等于ω时，旋转磁场的能量为E h ∆=0ω，则核吸收此旋转磁场能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。
此时应满足00B h g h E N μω==∆00B γω=h 为普朗克常数。
改变OB 或ω都会使信号位置发生相对移动，当共振信号间距相等重复频率为f π4时，表示共振发生在调制磁场的相位为02=ft π，π，π2，… 此时，若已知样品的γ，测出对于能够的射频场频率ν，即可算出OB 。
反之测出OB ，可算出γ和g 因子。
本次实验的装置包括电磁铁、边限振荡器、探头及样品、频率计、示波器及移相器等。
大学物理近代实验思考题一1．夫兰克－赫兹实验测出的汞原子的第一激发电位的大小与F－H管的温度有无关系？为什么？答：夫兰克赫兹实验所测出的汞原子的第一激发电位与F－H管的温度是没有关系的。
因为虽然当温度升高，会使管内的热电子数量增加，从而导致曲线峰电流增大，曲线位置受影响向上移动，但是Vg是一定的，汞的第一激发电位为4.9V不变。
即：由汞原子能级的结构决定了第一激发电位。
2．在夫兰克－赫兹实验中，为什么IA－UGK曲线的波峰和波谷有一定的宽度？答: 因灯丝发射的电子初动能存在一个分布，且灯丝发射的电子其能量分散小于零点几个电子伏特；电子加速后的动能也存在一个分布，这就是峰电流和谷电流存在一定宽度的原因。
3:为什么IA－UGK曲线的波谷电流不等于零，并且随着UGK的增大而升高？答：1.波谷电流不为零是因为：电子在栅极附近跟汞原子发生碰撞存在一定的几率，因此总有部分电子没和汞原子发生碰撞而直接到达A 级从而形成电流。
故其不为0。
2.波谷电流随着UGK的增大而升高是因：随着UGK的增大，在栅极附近没和汞原子发生碰撞，而直接到达A级形成电流的电子数量会不断增多，从而使波谷电流增大。
4题分析，当电子管的灯丝电压变化时，IA－UGK曲线应有何变化？为什么？答：若电子管的灯丝电压变大时，电子动能也会变大，从而使得电子为第一激发势时还有剩余动能；与汞原子碰撞之后剩余的能量越多，能够克服拒斥电场到达A极的电子就会越多，而极板间电流也就越大，所以在汞的第一激发势固定为Vg间隔时，曲线越尖锐。
反之亦然！5题：电子管内的空间电位是如何分布的？板极与栅极之间的反向拒斥电压起什么作用？答：电子馆内的电位分布为：Vk>VG1=VG2>VA；反向拒斥电压的作用为：挑选能量大于UGA的电子，从而冲过拒斥电压形成通过电流计的电流。
6题：RE:在夫兰克-赫兹实验中，提高灯丝电压，IA-UG2A会有什么变化？为什么？若提高拒斥电压，IA-UG2A会有什么变化？为什么？答：提高灯丝电压，电子获得的动能增加，电子数增加，克服拒斥电压后将有较多电子形成电流，所以曲线电流幅度加大；而拒斥电压增加，能克服它的电子数将减少，电流也减小，所以曲线幅度也就减小了。
核磁共振实验 实验原理、数据记录及数据处理实验目的：1、观察核磁共振稳态吸收现象2、掌握核磁共振的实验原理和方法3、测量1H 的γ因子和g 因子实验仪器：核磁共振实验仪、频率计、示波器。
实验原理：1、核在磁场中的拉莫尔旋进（1）角动量与磁矩。
原子中电子的轨道角动量L P 和自旋角动量S P 会分别产生轨道磁矩L μ和自旋磁矩S μ：2L L e eP m μ=-，S S e e P m μ=-。
上两式中e 和e m 电子的电量数值和电子的质量，负号表示电子的磁矩与角动量方向相反（由于电子带负电）。
而L P与S P的总角动量引起相应的电子总磁矩 2J J ee gP m μ=-式中g 是朗德因子，其大小与原子的结构有关。
同理核自旋角动量I P 与核磁矩I μ的关系为2I NI Pe g P m μ=（N g 为核的朗德因子，P m若引入核磁子2N Pe m μ=，则N I NI g P μμ=。
为了表示的方便，令：NN g μγ=（称为回磁比系数），则I I P μγ=。
所以，在Z 方向有：Z Z P μγ=由量子力学可知Z P m = ，所以Z m μγ= （2）磁矩在磁场中的拉莫尔旋进由经典力学可知，磁矩为μ的微观粒子在恒定外磁场0B 中受到一力矩L 的作用：0L B μ=⨯。
而力矩的作用使粒子的角动量发生变化，即dPL dt= 。
所以 00000sin sin B dP d P d d L B B B dt dt dtdt B μγμμγγγμγμθγμθμ⨯====⨯=⇒=⨯设磁矩旋进的角频率为0w ，则 0sin d w dt μμθ= 所以00w B γ=。
2、磁共振的条件若外加射频磁场的角频率w 与核旋进频率0w 相同时，核磁矩将和外辐射场发生能量交换，从而发生共振。
3、共振信号的检测由于谱线有宽度，且宽度很窄，检测信号时很难使得0w w =，为此有两种方法可以解决这一问题： （1）扫频法，即恒定的磁场0B 固定不变（核拉莫尔旋进角频率0w 不变），连续改变辐射的角频率w ，在w 变化的区域内，若满足0w w =，便产生共振峰。
核磁共振系别：11系 学号：PB06210381 姓名：赵海波实验目的：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验基本原理和方法，测量H 1和F 19的γ值和g 因子。
实验原理： 1．核自旋原子核具有自旋，其自旋角动量为h I I p )1(1+=（1）其中I 是核自旋量子数，其值为半整数或整数。
当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0,1,2…，当质量数为奇数时，I=2n （n=1，3,5…）．2．核磁矩原子核带有电荷，因而具有子旋磁矩，其大小为)1(211+==I I g p m egN Nμμ （2）NN m eh2=μ （3）式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，N m 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝227100509.5m A ⋅⨯-，令g m eN2=γ （4）显然有I I p γμ=（5）γ称为核的旋磁比。
3．核磁矩在外磁场中的能量核自旋磁矩在外磁场中会进动。
进动的角频率00B γω=（6）0B 为外恒定磁场。
表2.3.1-1列出了一些原子核的自旋量子数、磁矩和进动频率。
核自旋角动量I p 的空间的取向是量子化的。
设z 轴沿O B 方向，I p 在z 方向分量只能取mh p Iz = （m=I ，I-1，…，-I+1，-I ） （7）Iz Iz p γμ=（8）则核磁矩所具有的势能为000mB h B B E Iz I γμμ-=-=⋅-=（9）对于氢核（H 1），Ｉ＝21，m ＝21 ，021B h E γ =，两能级之间的能量差为000B g B h h E N μγω===∆（10）E ∆正比于O B ，由于N m 约等于电子质量的18401，故在同样的外磁场O B 中，核能级裂距约为电子自旋能级裂距的18401，这表明核磁共振信号比电子自旋共振信号弱的多，观测起来更困难。
４．核磁共振实现核磁共振，必须有一个稳恒的外磁场O B 及一个与O B 和总磁矩m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ，当1B 的角频率等于0ω时，旋转磁场的能量为E h ∆=0ω，则核吸收此旋转磁场能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。
核磁共振系别：11系 学号：PB06210381 姓名：赵海波实验目的：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验基本原理和方法，测量H 1和F 19的γ值和g 因子。
实验原理： 1．核自旋原子核具有自旋，其自旋角动量为h I I p )1(1+=（1）其中I 是核自旋量子数，其值为半整数或整数。
当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0,1,2…，当质量数为奇数时，I=2n （n=1，3,5…）．2．核磁矩原子核带有电荷，因而具有子旋磁矩，其大小为)1(211+==I I g p m egN Nμμ （2）NN m eh2=μ （3）式中g 为核的朗德因子，对质子，g ＝5.586，N m 为原子核质量，N μ为核磁子，N μ＝227100509.5m A ⋅⨯-，令g m eN2=γ （4）显然有I I p γμ=（5）γ称为核的旋磁比。
3．核磁矩在外磁场中的能量核自旋磁矩在外磁场中会进动。
进动的角频率00B γω=（6）0B 为外恒定磁场。
表2.3.1-1列出了一些原子核的自旋量子数、磁矩和进动频率。
核自旋角动量I p 的空间的取向是量子化的。
设z 轴沿O B 方向，I p 在z 方向分量只能取mh p Iz = （m=I ，I-1，…，-I+1，-I ） （7）Iz Iz p γμ=（8）则核磁矩所具有的势能为000mB h B B E Iz I γμμ-=-=⋅-=（9）对于氢核（H 1），Ｉ＝21，m ＝21 ，021B h E γ =，两能级之间的能量差为000B g B h h E N μγω===∆（10）E ∆正比于O B ，由于N m 约等于电子质量的18401，故在同样的外磁场O B 中，核能级裂距约为电子自旋能级裂距的18401，这表明核磁共振信号比电子自旋共振信号弱的多，观测起来更困难。
４．核磁共振实现核磁共振，必须有一个稳恒的外磁场O B 及一个与O B 和总磁矩m 所组成的平面相垂直的旋转磁场1B ，当1B 的角频率等于0ω时，旋转磁场的能量为E h ∆=0ω，则核吸收此旋转磁场能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振。
核磁共振实验报告姓名：任宇星 班级：F1407204（致远物理） 学号：5140729003指导老师：杨文明 实验日期：2016.5.6一、 实验目的1•了解核磁共振基本原理；2 •观察核磁共振稳态吸收信号及尾波信号；3 .用核磁共振法校准恒定磁场B 0;4•测量朗德因子g o二、 实验仪器数字频率计、示波器、永久磁铁、扫场线圈、探头（含电路盒和样品盒）、 可调变压器、220 V/6 V 变压器、NM120台式核磁共振成像仪；聚四氟乙烯、水（掺有杂质）、食用油、乙醇、纯净水样品。
三、实验原理1、核磁共振原理及条件原子的总磁矩卩j 和总角动量P 存在如下关系：其中g 为朗德因子，卩B 为波尔磁子，丫为原子的旋磁比。
对于自旋不为0的粒子，原子的总磁矩卩j 和总角动量P 也存在上述关系。
按照量子理论，原子核存在核自旋和核磁矩，在外磁场B 中能级将发生赛 曼分裂。
记相邻能级间具有能量差 4E,当有外界条件提供与目同的磁能时， 将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁。
如果向赛曼能级的能量差为4E = 型的氢核发射能量为E= hv 的光子，当2 n吸收跃迁现象称为“核磁共振”从中，我们也可以看出，核磁共振发生的 条件是电磁波的频率为3 = Y BY B h 2n=hv 时，氢核将吸收这个光子, 由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级 这种共振2、用扫场法产生核磁共振在实验中要使4E= 驾=hv并不是那么容易的。
主要原因是外磁场不容易控制在一个特定的值。
因此我们可以在一个永磁体B o上叠加一个低频交流磁场B=Bsin泌使氢原子能级能量差2?? (B0+ Bmsin①»有一个可以调节的变化区间。
我们调节射频场的频率v使射频场的能量hv处于上述区间，这样在某一瞬间Y? __hv=—(B0 + Bmsin wt即可成立。
从而可以通过读取共振时对应频率得到本征频率。
B —+ 3* cosCJfOms3、自旋回波自旋回波(Spin Echo)是射频脉冲与静磁场中核磁矩体系相互作用的结果。
