共振演示仪实验报告

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篇一：波尔共振实验报告

实验3波尔共振实验

【实验目的】

1、研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。

2、研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响，观察共振现象。

3、学习用频闪法测定运动物体的某些量，例相位差。

【仪器用具】

ZKY-bg型波尔共振仪

【实验原理】

1、受迫振动：物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动，这种周期性的外力称为强迫力。

2、受迫振动特点：如果外力是按简谐振动规律变化，

那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动，此时，振幅保持恒定，振幅的大小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。在受迫振动状态下，系统除了受到强迫力的作用外，同时还受到回复力和阻尼力的作用。所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的，存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振，此时振幅最大，相位差为90°。

摆轮运动方程为

dt

式中，J为摆轮的转动惯量，-kθ为弹性力矩，m0为强迫力矩的幅值，ω为强迫力的圆频率。

3、本实验研究方法：本实验采用摆轮在弹性力矩作用下自由摆动，在电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究受迫振动特性，可直观地显示机械振动中的一些物理现象。

【实验步骤】

1、自由振荡—摆轮振幅θ与系统固有周期T。的对应值的测量。

选择自由振荡，用手转动160°左右，使测量状态变为“开”。开始记录数据，振幅的有限数值范围为50°~160°。选中回查，查看所有的数据。回查完毕，按确认键。运用此法可作出θ与T。的对应表，如图表3-1所示。

2、测定阻尼示数β。

选择阻尼振荡，按确认键显示。阻尼分三个挡次，阻尼

1最小，根据实验选择阻尼挡。这里选择阻尼1，按确认键

显示。首先将角度盘指针g放在0°位置，用手转动摆轮160°左右，选取θ。在150°左右，按下对应键，将测量关系变

为“开”并记录数据，仪器记录10组数据后自动关闭。实

验数据记录如图表3-2。从液显窗口读出摆轮作阻尼振动时

的振幅数值θ1、θ2、θ3??θn，利用公式求出β值。式中

n为阻尼振动的周期次数，θn为第n次振动时的振幅，T为阻尼振动周期的平均值。此值可以测出10个摆轮振动周期值，然而取其平均值。

3、测定受迫振动的幅度特性和相频特性曲线。

选中强迫振荡，按键确认，选中电动机。按对应键让电动机起动。此时保持周期为1，待摆轮和电动机的周期相同，特别是振幅已稳定，变化不大于1，表明两者已经稳定了，

方可开始测量。实验数据记录如图表3-3。在进行强迫前必

须进行阻尼振荡，否则无法实验。Jd2?2??k??bd??m0cos?tdt 【实验数据处理】

表3-1振幅θ与T0关系

表3-2阻尼档位

2

表3-3幅频特性和相频特性数据记录表阻尼档位2

篇二：磁共振实验报告

近

代物理实题目学院数理与信息工程学院班级学号姓名

同组实验者指导教师

验

光磁共振实验报告

【摘要】本次实验在了解如光抽运原理，弛豫过程、塞曼分裂等基本知识点的基础上，合理进行操作，从而观察到光抽运信号，并顺利测量g因子。

【关键词】光磁共振光抽运效应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。

【正文】

一、基本知识

1、铷原子基态和最低激发态能级结构及塞曼分裂

本实验的研究对象为铷原子，天然铷有两种同位素；85Rb（占72．15%）和87Rb（占27．85%）．选用天然铷作样品，既可避免使用昂贵的单一同位素，又可在一个样品上观察到两种原子的超精细结构塞曼子能级跃迁的磁共振信号．铷原子基态和最低激发态的能级结构如图1所示．在磁场中，铷原子的超精细结构能级产生塞曼分裂．标定这些分裂能级的磁量子数mF=F，F－1，?，－F，因而一个超精细能级分裂为2F＋1个塞曼子能级．设原子的总角动量所对应的原子总磁矩为μF，μF与外磁场b0相互作用的能量为e＝－μF·b0＝gFmFμFb0（1）

这正是超精细塞曼子能级的能量．式中玻尔磁子μb＝9．2741×10－24J·T－1，朗德因子gF=gJ[F(F+1)+J(J+1)－I（I＋1）]?2F（F＋1）（2

）

图1

其中gJ=1+[J(J+1)－L(L+1)+s（s＋1）]?2J（J＋1）（3）上面两个式子是由量子理论导出的，把相应的量子数代入很容易求得具体数值．由式（1）可知，相邻塞曼子能级之间的能量差

Δe＝gFμbb0（4）

式中Δe