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核磁共振实验预习提示为顺利完成核磁共振实验,请在本实验课之前认真阅读实验讲义以及相关的教材,能够清晰并准确回答以下问题:1、什么是核磁矩?原子核的磁矩是如何产生的?2、什么是塞曼效应?所有的原子核在磁场中都能发生塞曼分裂吗?3、产生核磁共振的必要条件有哪些?所有的原子核都能够产生核磁共振现象吗?4、实验中产生核磁共振信号的调节方法有哪些?核磁共振1924 年, 泡利研究了某些元素的光谱的超精细结构后,揭示了核自旋与核磁矩的概念,可是受到光学仪器的限制,未能对核磁矩做精细的测量。1939 年,拉笔等利用分子束实验方法采取射频技术,首次观察到核磁共振现象,大大提高了核磁矩测量的精确度。遗憾的是分子束方法有较大的局限性,装置也过于复杂,不利于推广应用。1945 年底和 1946 年初,分别由玻赛尔小组和布洛赫小组,在凝聚态物质中观察到核磁共振现象。此后, 核磁共振波谱学迅速发展, 利用核磁共振现象不仅可以证实原子核磁矩的存在,验证共振频率与磁场之间的关系, 而且可以进一步推导并精确测量原子核的g 因子、磁旋比 γ 及核磁矩 μ 。它也可以作为一种精确测量磁场的方法。目前已成为物理、化学、生物、医学以及工业生产部门研究中一项重要的实验技术。一 实验目的1.掌握核磁共振实验现象及其原理;2.学会产生核磁共振现象的实验方法;3. 掌握利用核磁共振现象测量匀强磁场以及原子核的g. γ .的实验方法。二 实验原理核磁共振(简称NMR)是自旋磁矩不为零的原子核在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一固定频率辐射能量的物理过程。下面我们以氢核为主要研究对象,以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。氢核虽然是最简单的原子核,但同时也是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的核。1、核磁共振的量子力学描述(1)单个核的磁共振通常,将原子核的总磁矩在其角动量P 方向上的投影称为核磁矩,它们之间的关系通常写成P或Pmegp2(1-1)式中pmeg2称为旋磁比; e为电子电荷;pm 为质子质量; g 为氢核的朗德因子。按照量子力学,原子核角动量的大小由下式决定:IP(1-2)式中2h, h 为普朗克常数;I 为核的自旋量子数,可以取,23,1,21,0I把氢核放入外磁场B 中,可以取坐标轴z方向为 B 的方向。核的角动量在B 方向上的投影值由下式决定mPB(1- 3)式中 m 称为磁量子数,可以取IIIIm),1(,,1,。核磁矩在B 方向上的投影值为mmehgPmegpBpB22将它写为mgNB(1...

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