Физическая лаборатория - Портис А.
Скачать (прямая ссылка):
Все, что требуется для наблюдения резонанса,— это некоторое количество порошкообразного кобальта и маломощный высокочастотный генератор, снабженный прибором для измерения сеточного тока [3]. Обычно настроенная LC-цепочка генератора не нагружена и сеточный ток лампы довольно велик. Когда энергия поглощается из настроенного контура соседним резонансным контуром, то наблюдается спад сеточного тока. Для этой цели нужно воспользоваться частотомером. Искривленный конец настроечного щупа прибора следует поместить прямо против дна сосуда с кобальтом. Если генератор настроен точно на частоту 213,1 Мгц, то будет наблюдаться небольшой спад сеточного тока. В этом случае поглощающим «резонансным контуром» является система атомов Со69.
Резонанс на частоте 213,1 Мгц возникает на ядрах атомов, размещенных в распространенной гранецентрированной кубической решетке. В менее распространенной гексагональной решетке ядра атомов упакованы более плотно, что приводит к несколько большему магнитному полю. Поэтому резонанс проявляется при частоте 221 Мгц [4]. Если маленький образец кобальта поместить внутрь закругленного конца щупа, то спад тока, обусловленный поглощением при частоте 213,1 Мгц, проявляется гораздо сильнее и появляется возможность его наблюдения. Имеются также более слабые резонансы, но для их наблюдения требуется дополнительная аппаратура. С помощью измерителя спада сеточного тока модели GD-1B можно регистрировать резонанс 213,1 Мгц.
Как правило, измеритель спада сеточного тока слабо связан с исследуемой целью, для того чтобы избежать нарушения взаимной настройки. Соответственным образом калибруется шкала частот. Если приближать кобальт к щупу, то наряду с эффектом резонансного поглощения, имеющего ядерное происхождение, имеют место два других сильных эффекта. Во-первых, дополнительная паразитная емкость уменьшает частоту генерации от 5 до 10% по сравнению с частотой, указанной на шкале. Поэтому для получения генерации с частотой 213,1 Мгц при наличии кобальта необходимо устанавливать несколько большую частоту по лимбу. Реальная частота может быть измерена с помощью обычных методов [5]. Во-вторых, омическая нагрузка генератора уменьшает амплитуду высокочастотных колебаний. Поэтому если поднести близко слишком большое количество кобальта,
*) R. J. В 1 urne, Amer. J. Phys. 31, 58 (1963).
292
то может произойти срыв генерации. Наибольшая чувствительность к ЯМР получается тогда, когда генератор едва выдерживает нагрузку.
С помощью описанного метода можно наблюдать резонанс лишь в кобальте. Образец, который использовался в этой работе, имел зернистость 300 меш, содержание кобальта не менее 98%, никеля 0,6%.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. С. Gossard, А. М. Р о г t i s, Phys. Rev. Letters 3, 164 (1959).
2. A. M. P о г t i s, А. С. G о s s a r d, J. AppL Phys. 31, 205S (1960).
3. Смотрите одно из последних изданий Radio Amateur's Handbook, American Radio Relay League, West Hartford, Connecticut.
4. R. S t r e e t, D. S. R о d b e 1 1, W. L. Roth, Phys. Rev. 121, 84 (1961).
5. F. E. T e r m a n, J. M. P e t t i t, Electronic Measurements, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1952, Chap. 5.
Работа 4.5. ОПТИЧЕСКАЯ НАКАЧКА
Оптическая накачка*)
Дан краткий обзор основных положений теории оптической накачки. Приводится описание аппаратуры для осуществления ряда экспериментов в учебных лабораториях для студентов последних курсов и аспирантов.
Введение. Метод выстраивания спинов атома, названный «оптической накачкой», через несколько лет после своего открытия привлек усиленное внимание физиков из-за возможности его использования в целом ряде исследований, включая чрезвычайно точные измерения расщеплений атомной сверхтонкой структуры [1—41 явлений, возникающих в. процессах соударений и других возмущений атомных энергетических уровней [1,2,5,6], создание компактных высокоточных стандартов частоты и чувствительных точных магнитометров [7, 8], получение свободных поляризованных электронов [91. Так как развитие метода оптической накачки опередило развитие техники атомных и молекулярных пучков, то это дает основание полагать, что оптическая накачка играет ведущую роль в развитии наших знаний в области атомных и ядерных моментов. Этот метод открывает исключительно простые возможности для измерения сверхтонкого расщепления энергий и ядерных спинов некоторых атомов.
Нам кажется, что этот изящный метод измерений, требующий относительно простого оборудования, может быть с успехом использован в ряде лабораторных работ для студентов-физиков последнего курса и аспирантов первого года обучения. В частности, может быть легко измерена зависимость частоты прецессии магнитного диполя от величины магнитного поля, проведена прямая демонстрация эффекта Зеемана и, возможно самое главное, наглядно продемонстрирована концепция спиновых моментов количества движения для электрона. В этой статье мы проведем полуколичест-
*) R. L. Ъ a f г a, Amer. J. Phys. 28, 646 (1960).
293
/V—
і
І
—/7
Д 4
венное описание процесса оптической накачки и затем опишем аппаратуру, пригодную для проведения некоторых из указанных выше опытов.
