电子自旋共振

实验 7­2 电子自旋共振 泡利（Pauli）1924 年提出核磁矩和核自旋的概念，解释了光谱的超精细结构。1925 年， 乌仑贝克（Uhlenbeck）和哥德斯密特（Goudsmit）提出了电子自旋的概念，解释了光谱的 精细结构。在这些理论的基础上，从 1954 年开始，逐步形成了一种新的测量技术，即电子 自旋共振（Electron Spin Resonance，ESP）。电子自旋共振有时也称电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR） 电子自旋共振研究的对象是具有未偶电子的物质。 通过对共振谱线的研究， 可以得到未 偶电子的状态及其周围环境方面的信息，从而得到有关物质结构和化学性质的知识，因此， 电子自旋共振技术在物理、化学、生物、医药等各个领域获得了广泛的应用。 与核磁共振相比，电子自旋共振在技术上更容易实现，目前，在微波段、射频段都有比 较成熟的仪器。电子自旋共振的实现，在很多方面与核磁共振相似，因此，在本实验的介绍 中将不再涉及较基础的细节问题，而相关的内容请参阅 核磁共振实验。 【 实验目的】 1、了解电子自旋共振理论。 2、掌 握 电子自旋共振的实验方法 。 3、测定 DPPH 自由 基中电子的 g因子和共振线宽 。 【 实验原 理】 原 子中的电子在沿 轨 道 运 动 的同 时具有自旋，其自旋角 动 量为 ( )h 1 + = S S p S （7­2­1） 其中 S 是电子自旋量子数 ， 2 / 1 = S 。 电子的自旋角 动 量 S p r 与自旋磁矩 S m r 间 的关系 为 ( ) ï î ï í ì + = - = 1 2 S S g p m e g B S S e S m m m r r （7­2­2） 其中： e m 为 电子质量； e B m e 2 h = m ，称为 玻 尔 磁子； g为 电子的朗 德因子，具体 表 示 为 ) 1 ( 2 ) 1 ( ) 1 ( ) 1 ( 1 + + + + - + + = J J S S L L J J g （7­2­3） J 和 L 为 原 子的总 角 动 量量子数 和轨 道 角 动 量量子数 ， S L J ± = 。对于 单 电子原 子，原 子 的角 动 量和磁矩由 单 个电子决 定 ； 对于 多电子原 子，原 子的角 动 量和磁矩由 价 电子决 定 。含 有单 电子或 未偶电子的原 子处 于 基态时，L=0，J=S=1/2，即原 子的角 动 量和磁矩等价 于 单 个 电子的自旋角 动 量和自旋磁矩。 设 g m e e 2 = g 为 电子的旋磁比，则S...