Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 113

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 107 108 109 110 111 112 < 113 > 114 115 116 117 118 119 .. 179 >> Следующая

МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
265
ное постоянное поле В, в котором расположена щель S. Затем идет магнит В, вполне аналогичный магниту А, но создающий неоднородное поле с градиентом,направленным противоположно градиенту поля магнита А, т. е. в нашем случае вверх. Магниты А и В, создающие неоднородные поля, конструируются аналогично тому, как это делается в опытах Штерна и Герлаха (см.
Если бы магнитов А и В не было, то пучок частиц, направленный вдоль оси прибора, прошел бы через щель S и попал на детектор D. Но в не-
магнитного поля в зави- кис- /0
симости от знака проекции тг на направление поля. Такие силы искривляют траектории частиц. Источник создает частицы различных скоростей и направлений. Из них представляют интерес только частицы, проходящие через щель S. Сила F, действующая на частицу при ее движении по траектории, не меняется, так как при этом проекция шг остается постоянной. Поэтому в первом приближении траектории интересующих нас частиц в поле магнита А можно считать окружностями, радиус R которых определяется уравнением v2/R = f, где / — нормальная сила, действующая на единицу массы частицы в неоднородном поле магнита А. Все частицы таких направлений, не задержанные краями диафрагм, пройдут через щель S.
В поле магнита В, поскольку проекции шг остаются прежними, траектории частиц будут такими же окружностями, но изогнутыми в противоположную сторону. При надлежащем поле магнита В отклонения частиц, вызванные магнитом А, компенсируются магнитом В, и частицы попадут на детектор D. Две траектории такого типа изображены на рис. 76. В этом случае детектор D зарегистрирует максимум тока частиц.
До сих пор предполагалось, что все магнитные поля постоянны. Наложим теперь на сильное постоянное поле В магнита С поперечное к нему слабое радиочастотное магнитное поле В', гармонически меняющееся во времени с частотой со. Такое поле будет вызывать вынужденные квантовые переходы частиц, в результате которых проекции шг некоторых частиц будут изменяться, а с ними изменятся и силы, действующие на частицы в неоднородном поле магнита В. В пространстве, занятом полем
§ 36).
перечные силы F = = m.z(dB/dz), направленные либо по, либо противоположно градиенту
тов, на них действуют по- о
однородных полях, благодаря наличию у частиц пучка магнитных момен-
266 ДАЛЬНЕЙШЕЕ ПОСТРОЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ [ГЛ. V
магнита В, частицы будут сходить со своих прежних траекторий и перестанут попадать в детектор D.
Допустим сначала, что со < Q. Тогда с возрастанием со интенсивность N пучка частиц, попадающих в детектор D, будет убывать. При со = Q наступает резонанс между колебаниями поля В' и ларморовской прецессией частицы вокруг сильного постоянного поля В. Тогда интенсивность N пучка попадающих на детектор частиц обращается в минимум. При переходе через резонансную частоту Q с возрастанием ш будет возрастать и указанная интенсивность. Из формулы (42.1) следует, что резонанс наступает при
<0 = 1 g*6t\B = g~. (42.3)
или
v = ,
еВ 4я (іс
(42.4)
где под р. следует понимать массу протона (в случае ЯМР) или массу электрона (в случае ЭПР). Определив в минимуме частоту v и напряженность поля В, можно по формуле (42.4) вычислить и гиромагнитное отношение g для атомных ядер. Относительная точность таких измерений достигает 0,001 %• Зная спин ядра, можно найти и его магнитный момент щ. (К этому вопросу мы вернемся в части 2.)
На опыте частоту радиочастотного магнитного поля В' удобнее поддерживать постоянной, а напряженность сильного поля В плавно изменять в ту и другую сторону около некоторого среднего значения. С этой целью поле магнита С модулируют
с низкой частотой (50 Гц) с помощью модулирующих катушек, питаемых от сети городского тока. Об остроте получающегося резонансного минимума можно судить по экспериментальной кривой рис. 77, полученной для ядер 7Li (пучок состоял из молекул с компенсированными электронными спинами). По горизонтальной оси отложена напряженность «постоянного» поля В в Гс, по оси ординат — относительная интенсивность N пучка частиц, регистрируемых детектором D. Частота радиочастотного поля, на которой получался резонансный минимум, равна v = 5,585 МГц.
6. Одним из важнейших применений магнитного резонанса с использованием атомных пучков является измерение магнитного момента электрона ш5Л. Оказалось, что эта величина не
Рис. 77
МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС
267
совсем совпадает с магнетоном Бора. Если магнитный момент электрона представить в виде тэл == ‘/гЯ&Б, то фактор g/2 не точно равен 1, как этого требует теория Дирака. Измерения с пучками атомов водорода в основном состоянии привели к результату
72?эксп = 1,0011596524 ± 20 • 10~n.
Этот результат находится в хорошем согласии с теоретическим значением
‘/гё'теор = 1,0011596522091 ±31 • Ю"11.
Таким образом, по квантовой электродинамике магнитный момент электрона
шэл = (1,0011596522091 ±31 • 10“n)ttiB.
Эта величина называется аномальным магнитным моментом электрона.
Метод молекулярных пучков применим только к нейтральным частицам, что сужает область его применимости. Действительно, на частицу с зарядом е, движущуюся со скоростью v, действовала бы сила Лорентца (e/c)[vB\, которая вызвала бы сильное боковое смещение ее, и притом различное для частиц различных скоростей.
Предыдущая << 1 .. 107 108 109 110 111 112 < 113 > 114 115 116 117 118 119 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed