近代物理实验之原子分子物理课件.pptVIP

《近代物理实验》原子分子物理部分 引言 引言 引言 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验1 塞曼效应实验 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振实验 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 2.8 微波电子自旋共振试验原理方框图 实验2 电子自旋共振 实验2 电子自旋共振 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 实验3 夫兰克-赫兹实验 2.2 电子自旋共振概念及在现代科技中的应用 具有未偶电子的凝聚态(液、固态)物质所产生的自旋磁矩与外磁场的相互作用，导致原子的基态能级分裂成两个塞曼能级，这时如果有一束微波垂直于磁场方向入射在凝聚态物质上，凝聚态物质的原子就有可能吸收微波光子的能量，从能量较低的塞曼能级跃迁到能量较高的塞曼能级，这种现象被称为电子自旋共振。 运用该方法可以探测物质中的未偶电子，研究其与环境的相互作用，从而获得有关物质微观结构的信息。 该方法具有灵敏度和分辨率较高，能深入物质内部进行细致分析而不破坏样品以及对化学反应无干扰等优点，因此在物理、化学、生物学、医学等领域得到广泛应用。例如，生物体内含有微量的自由基和过度金属离子，绿色植物的光合作用、肿瘤致癌、生命衰老等过程都跟自由基有关，电子自旋共振技术更是在分子水平及细胞水平上研究生物问题不可缺少的工具。 电子自旋的概念是泡利(Pauli)在1924年首先提出来的，但是电子自旋共振现象直到1944年才由苏联喀山大学的扎沃伊斯基(E.K.Зabouchuǔ)在实验中观察到。 2.3 具有未偶电子的凝聚态(液、固态)物质可以观察到电子自旋共振现象 只发生在固有磁矩不为0的顺磁材料中。具有未偶电子的凝聚态物质的固有磁矩不为0，且该磁矩是由未偶电子的自旋运动产生的。原因如下： 对于凝聚态物质而言，原子受外部电荷的作用使电子轨道平面发生进动，其轨道角动量量子数L的平均值为零。因此，凝聚态物质的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献。 又根据Pauli不相容原理，一个分子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子。若分子轨道都被电子两两成对地填满了，它们的自旋磁矩相互抵消，便没有固有磁矩，呈现抗磁性。通常大多数化合物就属于这种情况，不是电子自旋共振的研究对象。仅当分子轨道中只有一个电子时（这样的分子轨道可能不只一个）电子自旋磁矩不被抵消，原子才呈现磁性，正是这种未偶(未成对)电子向我们提供了电子自旋共振信息。 2.4 怎样理解电子的自旋运动 怎样理解电子的自旋运动？1925年两位年轻的荷兰学生，乌伦贝克和高德斯密提出：电子不是一个质点，它存在一种“内秉的运动”——自旋。自旋假设能够解释试验现象，但很难用经典模型来描绘这种运动。不能简单理解为像陀螺一样绕自身轴转动，如果这样立刻就能发现电子表面上的物质的线速度将大于光速，这当然是荒谬的，称为“内秉的运动”更好些。 恒定磁场 中，总角动量 和对应的磁矩 的空间取向是量子化的， 与 的相互作用导致能级简并度的解除，产生塞曼分裂： (2-1) 式中m为磁量子数： m=J，J-1，…，-J (2-2) J为总角动量量子数。这2J+1个等距子能级间的跃迁服 2.5 试验原理 偶极跃迁选择定则： ?m=±1。