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王梦 应用物理1001 学号：311013010104核磁共振一、实验目的1了解核磁共振原理和实现方法。2熟悉磁矩、磁矩和磁场的相互作用。3测定1H和19F的旋磁比。二、实验原理物质内的磁矩可以来自电子自旋，也可以是核自旋,因此有不同的共振。当考虑的对象是原子核时称为核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)；对于电子则称为电子顺磁共振（或电子自旋共振）。由于磁共振发生在射频（核磁共振）和微波（电子顺磁共振）范围,磁共振已成为波谱学的重要组成部分。自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋,则会具有磁矩:其中，叫做旋磁比。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，首先考虑自旋的分量(1)则磁场致使核自旋能级分裂，磁场与自旋相互作用满足： （2）因为由于量子力学跃迁选择定则决定，能级跃迁必须保证m=1，所以，磁场引起核能级分裂满足： （3）如果此时再在恒定外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为，当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即： （4） （5）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。2.实现核磁共振的方法核磁共振信号一般是通过示波器观察。示波器能够清晰显示一个量随另外一个量的变化关系，所以要实现示波器观察核磁共振信号，就要周期性的改变某个量，而测量另一个量随它的变化。由（5）式可知，实现核磁共振，主要有两种方法：1调磁场法，即在样品上产生一个固定能量的射频电磁波信号，在附近让外磁场产生周期性的微小波动变化，测定样品对电磁波信号的吸收情况随磁场波动的变化；2调频法，即把样品固定在恒定外磁场中，周期性的调节样品周围射频电磁波信号频率，即改变，观察样品吸收随频率的变化。图1：带波尾的典型核磁共振信号波尾一般是与材料磁化强度驰豫时间有关的。水一般都能调出几个清晰的波尾，而聚四氟乙烯在50Hz的扫场频率下一般看不到波尾信号。在示波器上看到核磁共振信号后，仔细调节频率，使共振峰等间距出现在示波器上。根据此时的共振频率值，如果已知1H的核磁矩核旋磁比，就可以计算外磁场的大小。换上聚四氟乙烯样品，重新测量磁共振频率，依据水样品测出的大小，最终求出19F的旋磁比。三、数据处理由核磁共振能级跃迁满足的关系式：已知质子的旋磁比
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