Метод резонанса Раби - Rabi resonance method

Метод резонанса Раби это метод, разработанный Исидор Исаак Раби для измерения ядерного спина. Атом помещен в статическое магнитное поле и перпендикулярное вращающееся магнитное поле.

Здесь мы представляем классическое лечение.

Теория

Когда только статическое магнитное поле (B₀) включен, вращение будет прецессия вокруг него с Ларморова частота ν₀ а соответствующая угловая частота равна ω₀.

Согласно механике, уравнение движения спина J имеет вид:

${ displaystyle { frac {d { vec {J}}} {dt}} = { vec { mu}} times { vec {B}}}$

${ displaystyle { vec { mu}} = g { frac { mu _ {B}} { hbar}} { vec {J}} = gamma { vec {J}}}$

где μ - магнитный момент.

г g-фактор, которая безразмерна и отражает влияние окружающей среды на спин.

Решение дает угловую частоту (Ларморова частота ) с магнитным полем, направленным по оси z:

${ displaystyle omega _ {0} = - { frac { gamma} { hbar}} B_ {0}}$

Знак минус обязателен. Это отражает то, что J вращается в левой руке, когда большой палец указывает как поле H.

при включении вращающегося магнитного поля (B_р), с угловой частотой ω. Во вращающейся системе отсчета вращающегося поля уравнение движения имеет следующий вид:

${ displaystyle { frac {d { vec {J_ {R}}}}} {dt}} = { frac {d { vec {J}}} {dt}} - { vec {J}} раз { vec { omega}}}$

или же

${ displaystyle { frac {d { vec {J_ {R}}}}} {dt}} = { frac { gamma} { hbar}} { vec {J}} times ({ vec { B_ {0}}} + { vec {B_ {R}}}) - { vec {J}} times { vec { omega}}}$

если ${ displaystyle { frac { gamma} { hbar}} B_ {0} = omega}$, статическое поле было отменено, и только "спящий" кадр вращения. и вращение теперь прецессирует около H_р с угловой частотой Частота Раби

${ displaystyle omega _ {R} = { frac { gamma} { hbar}} B_ {R}}$

Поскольку вращающееся поле перпендикулярно статическому полю. вращение во вращающейся рамке теперь можно переключать вверх и вниз.

подметая ω_р, можно получить максимальный переворот и определить магнитный момент.

Эксперимент

Экспериментальная установка состоит из 3 частей: неоднородное магнитное поле спереди, вращающееся поле в середине и еще одно неоднородное магнитное поле в конце.

Атомы после прохождения первого неоднородного поля разделятся на 2 луча, соответствующих состояниям со спином вверх и вниз. Выберите один луч (например, состояние вращения) и дайте ему пройти через вращающееся поле. Если вращающееся поле имеет частоту (ω), равную частоте Лармора, оно будет создавать высокую интенсивность другого луча (состояние замедленного вращения). Прокручивая частоту для получения максимальной интенсивности, можно узнать ларморовскую частоту и магнитный момент атома.

Ссылки и примечания

https://web.archive.org/web/20160325004825/https://www.colorado.edu/physics/phys7550/phys7550_sp07/extras/Ramsey90_RMP.pdf

Смотрите также

• Частота Раби
• Цикл Раби
• Проблема раби