16 лаба

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра Физики

ОТЧЕТ ЛР №16

по дисциплине «Физика»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЭПР) В СЛАБОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ.

Студент гр. 0182 ______________ Бронников Д. Д.

Преподаватель ______________ Богачев Ю. В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы: исследование индуцированных квантовых переходов между зеемановскими уровнями неспаренного электрона в слабом магнитном поле, определение магнитного момента атома (молекулы) и времени жизни атома в возбужденном состоянии.

К магнитному резонансу (МР) относят совокупность явлений, которые могут наблюдаться в системе частиц (ядра, электроны, атомы, молекулы и др.), обладающих моментом импульса и магнитным дипольным моментом.

Методика наблюдения вынужденного резонансного поглощения состоит в изучении вынужденных электронных переходов в слабом магнитном поле с индукцией 1…3 мТл (10…30 Гс) на лабораторном макете спектрометра ЭПР:

Между зеемановскими подуровнями возможны самопроизвольные (спонтанные) и вынужденные (индуцированные) квантовые переходы с правилом отбора ΔmJ = ±1. Самопроизвольные переходы происходят только в одном направлении – с более высоких уровней на низшие. Вынужденные переходы возможны только под действием внешнего источника энергии, например внешнего электромагнитного поля.

Вынужденные переходы в отличие от спонтанных равновероятны в обоих направлениях: Wm+1→m = Wm→m+1= W.

Вероятность W таких переходов пропорциональна плотности энергии электромагнитного поля. При переходе на более высокий уровень атом поглощает из поля квант энергии h. Наоборот, при переходе с высокого уровня на низший атом излучает фотон с энергией h.

Протокол ЛР16.

+

I, A
дел
МГц

-

I, A
дел
МГц

1. Во сколько раз различаются спиновое и орбитальное гиромагнитные отношения для электрона?

Орбитальное магнитомеханическое отношение в 2 раза меньше соответствующего спинового отношения (спиновое движение обусловливает удвоенный магнетизм по сравнению с орбитальным).

2. Назовите квантовые числа атомов. Поясните их физический смысл.

1. Определение индукции магнитного поля

Здесь n= 200 – число витков на одной катушке, I − сила тока, а R = 0.097 м – средний радиус катушек.

+, , МГц	14,20	16,45	19,24	21,65	23,83	26,36	29,35	31,95	32,56
B0, *10-4	4,64	5,57	6,49	7,42	8,35	9,28	10,21	11,13	12,06

-, , МГц	15,44	16,04	17,49	20,37	22,62	25,18	27,82	30,86	32,51
B0, *10-4	4,64	5,57	6,49	7,42	8,35	9,28	10,21	11,13	12,06

2. Расчёт эффективного магнитного момента молекулы ДФПГ:

,	2,03	1,96	1,96	1,93	1,89	1,88	1,90	1,90	1,79
,	2,20	1,91	1,78	1,82	1,79	1,80	1,80	1,83	1,78

3. Расчёт фактора Ланде

4. Расчёт энергетической ширины линии резонансного поглощения

Вывод.

Я исследовал эффект Зеемана и рассчитал эффективный магнитный момент атома . Ненулевое значение свидетельствует о способности атома к магнитостатическому взаимодействию. Рассчитанный фактор Ланда оказался 2,033 (несколько больше 2), что не соответствует теоретическим значениям. При g=2 магнетизм атома связан только со спиновым движением электронов. При g=1 магнитный момент обусловлен только орбитальным движением электрона.