Политех в Сети

Сайт для Учебы

Лабораторная работа № 7 Электронный парамагнитный резонанс в слабых полях

Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Цель. Наблюдение явления электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в слабых полях. Исследование зависимости величины сигнала ЭПР от взаимной ориентации постоянного и высокочастотного магнитных полей. Исследование зависимости резонансной частоты ЭПР от индукции постоянного магнитного поля. Определение g-фактора электрона. Измерение горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли.

Принципиальная схема установки.

Рис.1. Схема установки.

В этом спектрометре однородное постоянное магнитное поле создаётся с помощью катушек Гельмгольца, которые представляют собой два коаксиальных кольца одного радиуса с одинаковым числом витков, причём расстояние между центрами колец в точности равно их радиусу. Величины магнитной индукции между кольцами может быть рассчитана по формуле. Здесь выражается в гауссах, - ток колец в амперах, - количество витков в кольце, - средний радиус кольца в сантиметрах. В нашем спектрометре ,.

Расчетные формулы

Частота ЭПР, выраженная в герцах

(1)

Ход работы.

Определим зависимость величины сигнала поглощения ЭПР от взаимной ориентации постоянного и высокочастотного магнитных полей. Данные занесем в таблицу.

Таблица 1

Величина сигнала поглощения в зависимости от угла поворота датчика.

ν=15000 Гц

Ires = 95,1 mA

φo

I, µA

180

55

170

51

160

50

150

45

140

37

130

28

120

19

110

10

100

3

90

0

Рис.2. Зависимость величины сигнала поглощения от угла поворота датчика..

Исследуем зависимость резонансной частоты ЭПР от индукции магнитного поля.

Таблица 2

Результаты измерений и расчетов для построения графиков.

ν, kHz

I<- , mA

I-> , mA

<i>, mA

B, Гс

B, мТл

11000

53,2

52,5

52,9

3,34

0,33

12000

60,6

57,3

59,0

3,72

0,37

13000

66,0

63,6

64,8

4,09

0,41

14000

71,4

69,5

70,5

4,45

0,45

15000

76,6

74,2

75,4

4,76

0,48

16000

83,2

80,1

81,7

5,16

0,52

17000

88,2

85,9

87,1

5,50

0,55

18000

93,6

91,1

92,4

5,83

0,58

19000

100,1

97,7

98,9

6,25

0,62

20000

104,6

102,6

103,6

6,54

0,65

По данным таблицы построим график зависимости .

Рис.3. Зависимость резонансной частоты от индукции магнитного поля.

По методу наименьших квадратов определяем коэффициент пропорциональности K.

K = 2807 кГц/Гс (ε = 1%)

Воспользовавшись соотношением (1) и полученным коэффициентом K, определим g-фактор электрона.

Измерим вертикальную и горизонтальную составляющую индукции магнитного поля Земли. Найдем модуль индукции магнитного поля Земли.

Таблица 3

Результаты измерений для расчета индукции магнитного поля Земли.

ΔI, mA

B, Гс

Вертикаль

0,5

20,0

0,63

Горизонталь

0,6

2,7

0,09

0,64

Вывод. В предложенной лабораторной работе изучен электронный парамагнитный резонанс. Определены основные закономерности. Определен g-фактор электрона. Также рассчитано магнитное поле Земли.