电子自旋共振实验的报告.docx

电子自旋共振实验报告 篇一：电子自旋共振实验报告 　　电子自旋共振实验报告 　　电子自旋共振实验报告　　一、实验目的　　1．了解自旋共振的基本原理和实验方法　　2．观察和研究电子自旋共振现象，测量二苯基—苦基肼基中电子的朗德因子g因子 二、实验内容　　1．观测电子自旋共振的共振波形，测量共振情况下的磁场B0，并根据磁场计算g因子　　2．改变微波的频率，测量不同频率下的磁场B0，并计算不同频率下的g因子 三、实验原理　　1．电子的轨道磁矩　　电子的轨道磁矩为　　e?　　?l??Pl　　2me?　　?　　Pl为电子轨道运动的角动量，e为电子电荷，me为电子质量。轨道角　　动量和轨道磁矩分别为　　?l?Pl?　　2．电子的自旋磁矩　　e?　　?s??Ps　　me?　　?　　Ps为电子自旋运动的角动量，e为电子电荷，me为电子质量。自旋角　　动量和自旋磁矩分别为　　?s?Ps?　　由公式可以看出电子自旋运动的磁矩与动量之间的比值是轨道轨道磁矩与角动量之间比值的2倍 3．电子的总磁矩　　对于单电子的原子，总磁矩?j与总角动量Pj之间有　　?j??g　　?　　e?Pj me　　?　　?　　其中g?1?　　j?j?1??l?l?1??s?s?1?　　。对单纯轨道运动g为1，对于　　2jj?1单纯自旋运动g为2。　　引入旋磁比?，即有　　??j??Pj?e ???g　　me　　???　　在外磁场中Pj和?j都是量子化的，因此Pj在外磁场方向上投影为　　mh2? ?m??j,??j?1?,?,j?1,j?Pz?　　相应的磁矩?j在外磁场方向上的投影为　　?z?　　?mh2?　　?　　?m??j,??j?1?,?,j?1,j?　　由以上公式可得　　?z??　　?B?　　eh　　为玻尔磁子 4?me　　mgeh　　??mg?B 4?me　　4．电子自旋共振（电子顺磁共振）　　由于原子总磁矩?j的空间取向是量子化的，因此原子处在外磁场　　?　　B中时，磁矩与外磁场的相互作用也是量子化的，为　　?　　?mhB??　　E???j?B????mg?BB　　2?　　相邻磁能级之间的能量差为　　?E?　　?hB　　2?　　当向能量差为?E?　　?hB0?hB0　　的原子发射能量为h??光子时，原子将这2?2?　　个光子跃迁到高磁能级，这是发生在原子中的共振吸收跃迁现象，台果磁能级分裂是由电子自旋提供的就是“电子自旋共振”。因此，电子自旋共振条件是光子的圆频率满足　　???B　　5．电子自旋共振研究的对象　　如果分子中的原子所有的电子轨道都已成对填满了电子，自旋磁矩为0，没有固有磁矩，不会发生电子自旋共振。因此，要观察电子自旋共振要选取原子中没有完全成对的物质。　　在这个实验中，我们采用顺磁物质为DPPH（二苯基-苦基肼）　　，它的分子式为　　?C6H5?2N?NC6H2?NO2?3，它的结构式如图所示。　　四、实验装置　　信号源电源，微波信号源，隔离器，衰减器，波长表，魔T，调配器，负载，样品谐振腔，励磁电源，扫场，示波器，检波器，微安表，电磁铁　　五、实验过程　　1．实验准备　　2．调节微波信号频率为9370Mhz，然后进行校对 3．使样品谐振腔对微波信号谐振 4．观察电子自旋共振的波形 5．测量共振磁场B　　6．改变微波信号的频率，重复以上步骤测量共振磁场B 7．根据每次的测量值计算出g因子 六、实验记录　　因为测量磁感应强度时特斯拉计最后一位示数总在变动，因此只记录了到了倒数第二位篇二：顺磁共振实验报告　　近代物理实验报告　　顺磁共振实验　　学 院 班 级　　姓 名 学 号　　时 间XX年5月10日　　顺磁共振实验 实验报告 　　【摘要】 　　电子顺磁共振又称电子自旋共振。由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。简称“EPR”或“ESR”。由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。　　【关键词】　　顺磁共振，自旋g因子，检波　　【引言】　　顺磁共振（EPR）又称为电子自旋共振（ESR），这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。电子自旋共振即为处于恒定磁场中的电子自旋在射频场或微波场作用下的磁能级间的共振跃迁现象。顺磁共振技术得到迅速发展后广泛的应用于物理、化学、生物及医学等领域。电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的灵