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电子顺次共振实验预习提示 为顺利完成电子顺磁共振实验，请在本实验课之前认真阅读实验讲义以及相关的教材，能够清晰并准确回答以下问题： 产生电子顺磁共振现象的本质是什么？ 什么是电子顺磁共振？ 产生电子顺次共振的必要条件有哪些？ 对比总结电子顺磁共振与核磁共振不同之处。 能够简述实验中消除地磁场的方法。 顺 磁 共 振 1925年,乌仑贝克和哥德斯密为了说明碱金属原子能级的双层结构，首先提出了电子自旋的假说：电子作自旋转动，由于其带负电，故而电子具有的自旋磁矩方向与其自旋角动量方向相反，但直到1944年,扎伏伊斯基才首先观察到电子自旋共振现象。 电子自旋共振，即(ESR)，是处于恒定磁场中电子自旋磁矩在射频(或微波)场作用下所引起磁能级的跃迁。 1954年开始，电子自旋共振（ESR）逐渐发展成为一项新技术。其研究对象是具有原子固有磁距的顺磁性物质，又称之为电子顺磁共振(即EPR）。如3d壳层未满的铁族与3d壳层未满的稀土族元素所组成的化合物，含有自旋不配对的自由基有机化合物都是研究ESR的重要对象。通过研究原子及离子中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键的信息，故电子自旋共振是一种重要的近代物理实验技术，在物理、化学、生物、医学等领域有广泛的应用。 本实验要求观察电子自旋共振现象，观察顺磁离子对共振信号的影响，测量DPPH中电子的g因子，并利用电子自旋共振测量地球磁场的垂直份量。 由原于物理学可知电于自旋角动量值应为，是自旋量子数。 由于电子带负电，所以其自旋磁矩应是平行于角动量的当它处于稳恒磁场中时，将获得个可能取向，或者说，磁场的作用将电子能级劈裂成个次能级简言之，两相邻次级间的能量差为： (1-1) 如果在电子所在的稳恒磁场区再迭加一个同稳恒磁场垂直的交变磁场，而它的频率又恰好调正到使一个子的能量刚好等于 即： （1-2） 则两邻近能级间就有跃迁，即发生现象： (1-3) 或 ()式中 --- 普朗克常数 --- 波尔磁子 时 则 (1-4) (1-4)式中 单位 MHz， 单位 GS。 可见： 当交变磁场 的频率 在射频段： 如当 ＝28 MHZ 则 ＝10 GS 当交变磁场 的频率 在微波段： 如当 ＝ 9247 MHZ 则 ＝ 3300 GS 为9247 MHZ该频率对应为 3cm 微波波段的频率。 故ESR实验可我们研究射频段电子自旋共振。 2． ESR中两个过程 受激跃迁过程：受激跃迁过程中从整个系统来说是电子自旋磁矩吸 的能量占优势，使高、低能级上粒子差数减少而趋于饱和。 弛豫过程自旋一晶格相互作用，这是自旋电于与周围其他质点交换能量