核磁共振实验 实验原理
核磁共振实验 实验原理、数据记录及数据处理
实验目的：
1、观察核磁共振稳态吸收现象 2、掌握核磁共振的实验原理和方法 3、测量H的因子和g因子
实验仪器：核磁共振实验仪、频率计、示波器。 实验原理：
1、核在磁场中的拉莫尔旋进
（1）角动量与磁矩。原子中电子的轨道角动量PL和自旋角动量PS会分别产生轨道磁矩L和自旋磁
1
矩S：
e
LPL，SPS。
2meme
e
上两式中e和me电子的电量数值和电子的质量，负号表示电子的磁矩与角动量方向相反（由于电子带负电）。而PL与PS的总角动量引起相应的电子总磁矩 Jg
e2me
PJ
式中g是朗德因子，其大小与原子的结构有关。同理核自旋角动量PI与核磁矩I的关系为
IgN
e2mP
PI （gN为核的朗德因子，m
Pe2mP
，则IgN
N
若引入核磁子N
N
PI。为了表示的方便，
令：gN（称为回磁比系数），则IPI。
所以，在Z方向有：ZPZ
由量子力学可知PZm，所以Zm （2）磁矩在磁场中的拉莫尔旋进
由经典力学可知，磁矩为的微观粒子在恒定外磁场B0中受到一力矩L的作用：LB0。
dP
而力矩的作用使粒子的角动量发生变化，即L。
dt
dPdPdB0B0sin所以 Ldtdtdt
B0
B0sin
dtB0
d
设磁矩旋进的角频率为w0，则 dsinw0dt 所以w0B0。 2、磁共振的条件
若外加射频磁场的角频率w与核旋进频率w0相同时，核磁矩将和外辐射场发生能量交换，从而发生共振。 3、共振信号的检测
由于谱线有宽度，且宽度很窄，检测信号时很难使得w0w，为此有两种方法可以解决这一问题： （1）扫频法，即恒定的磁场B0固定不变（核拉莫尔旋进角频率w0不变），连续改变辐射的角频率w，在w变化的区域内，若满足w0w，便产生共振峰。
（2）扫场法，即恒定的辐射的角频率w固定不变，连续改变磁场B0（核拉莫尔旋进角频率w0改变），
B0在变化的区域内，若满足w0w，便产生共振峰。
本实验中，采用扫场法检测共振吸收信号。 图2为样品所处的外加磁场随时间的关系曲线； 图3为在外磁场下原子核拉莫尔旋进角频率随时间的关系曲线；由图3可知，当辐射场的角频率ww0时共振峰将等间距分布。 实验内容和操作步骤： １、连接好实验仪器； ２、将样品安置好；
3、打开电源，调节扫场电流的大小适中；
4、在参考频率附近调节频率，寻找共振信号，并使共振位置在示波器上等间距分布； 5、记录辐射场频率v和恒定磁场B0； 6、更换样品重复4、5的操作； 7、整理好实验仪器。 数据记录：
样品名称： 甘油 ，B0-3T ，v 23.346×106T ； 样品名称： 硫酸铜水溶液 ，B0 ，v ； 数据处理： 对于甘油有：
0
B0
2vB0
23.1423.34810
45010
8
3
6
Bt
共振位置 图3
HZT
-1
3.25810HZT
8-1
gN
N
3.258106.582110
3.1525
22
HZS6.802410
14
HZS
硫酸铜水溶液有：
误差分析：（分析有哪些因素对结果有较大影响）