Вопросы к работе "Электронный парамагнитный резонанс"

1. Какие вещества и частицы называются парамагнитными? Какие собственные магнитные моменты могут быть у парамагнитной частицы? Чему они равны?

2. В чем сущность ЭПР?

3. Почему магнитный момент ядра значительно меньше орбитального и спинового моментов электронов и в первом приближении может не учитываться при расчете взаимодействия парамагнитного иона с магнитным полем?

4. Какие парамагнитные частицы изучаются в данной работе?

5. Каким магнитным моментом характеризуются ионы Mn²⁺? Почему у иона марганцаMn²⁺в основном состоянии отсутствует орбитальный магнитный момент? В чем заключается принцип Паули и как он используется при нахождении орбитального и спинового магнитных моментов ионаMn²⁺в основном состоянии?

6. Что происходит при помещении ионов Mn²⁺в магнитное поле?

7. Как зависит энергия иона Mn²⁺от индукции магнитного поля?

8. На рис.1 (см. методические указания к работе) предполагается, что переходы между подуровнями происходят под воздействием переменного электромагнитного поля частоты . Каким образом это электромагнитное поле создается в экспериментальной установке? При каком условии ионыMn²⁺поглощают энергию электромагнитного поля частоты? Почему здесь говорят о резонансном поглощении? Какие переходы при этом происходят в ионахMn²⁺под воздействием переменного электромагнитного поля? Почему результатом этих переходов является появление линии поглощения, а не линии излучения?

9. Чем обусловлена сверхтонкая структура уровней и спектра? Как записывается полная энергия иона Mn²⁺в магнитном поле?

10. Каким образом магнитный момент ядра, который учитывается во втором приближении, взаимодействует с магнитным моментом электронов? Почему энергия взаимодействия двух магнитных моментов пропорциональна их скалярному произведению?

11. Нарисуйте принципиальную схему установки для наблюдения. Поясните форму наблюдаемого сигнала. Как наблюдаемый сигнал связан с соответствующей линией поглощения?

12. Для иона Mn²⁺ядерное спиновое числоI=5/2. Как это можно показать из наблюдаемого экспериментального спектра ЭПР?

13. Для чего используется эталонное вещество ДФПГ (стандарт) в данной работе?

14. Какая длина волны соответствует полученной частоте электромагнитного поля в резонаторе?

15. Какое магнитное квантовое число m_Iследует, исходя из рис.3, приписать первой линии ЭПР, появляющейся при увеличении величины индукции магнитного поля? Какоеm_Iследует приписать последней линии?

Рекомендуемая литература

1. Матвеев А.Н. Атомная физика: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 439 с. §54.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учебное пособие для вузов. В 5 т. Т.V. Атомная и ядерная физика. – 2-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2002. – 784 с. §42.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. 2е изд., испр. - М.: Наука, 1982. – 304 с. §§36, 37.

4. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии Резонансные и электрооптические методы: Учеб. для хим. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1989. – 288 с. Глава III. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса.

5. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. – 928 с. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), с.889-891.