实验报告核磁共振的稳态吸收

1 核磁共振的稳态吸收 材料物理 07305883 毛骏 合作人：张广炜 一、实验目的 1、了解核磁共振原理 2、利用核磁共振方法确定样品的旋磁比γ 、朗德因子gN 和原子核的磁矩μ I 3、用核磁共振测磁场强度 二、实验原理 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 PmegPPN2或 式中PNmeg2称为旋磁比；e 为电子电荷；m 为质子质量；Ng为朗德因子。对氢核来说，5 8 5 1.5Ng 按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定 hIIP1 式中2hh ，h 为普朗克常数。I为核的自旋量子数，可以取,23,1,21,0I对核来说21I 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 hmPB  （2—3） 式中m 称为磁量子数，可以取IIIIm),1(,1,。核磁矩在B方向上的投影为 mmehgPmegPNBPNB)2(2 将它写为 mgNNB （2—4） 2 式中2 715 .0 5 7 8 71 0NJT称为核磁子，是核磁矩的单位。 磁矩为 的原子核在恒定磁场B 中具有的势能为 mBgBBENNB 任何两个能级之间的能量差为 )(2121mmBgEEENNmm （2—5） 考虑最简单情况，对氢核而言，自旋量子数21I，所以磁量子数 m只能取两个值，即2121和m。磁矩在外磁场方向上的投影也只能取两个值，如图 2—1中的（a）所示，与此相对应的能级如图 2—1中（b）所示。 根据量子力学中的选择定则，只有 1m的两个能级之间才能发生跃迁，这两个能级之间的能量为 BgENN 由这个公式可知：相邻两个能级之间的能量差E与外磁场B的大小成正比，磁场越强，则两个能级分裂也越大。 如果实验时外磁场为0B，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核，如果电磁波的能量0hv 恰好等于这时氢核两能级的能量差0BgNN ，即 00BghvNN  （2—7） 3 则氢核就会吸收电磁波的能量，由21m的能级跃迁到21m的能级，这就是核磁共振的吸收现象 式（２—７）就是核磁共振条件。为了应用上的方便，常写成 0000,)(BBhgvNN即 （2—8） 2． 核磁共振信号的强度 上面讨论的是单个的核放在外磁场中的核磁共振理论。但实验中所用的样品是大量同类核的集合。如果处于高能级上的核数目与处于低能级上...