Парамагнитный резонанс

Постоянное магнитное поле вызывает прецессию магнитных моментов молекул вокруг направления этого поля. При этом величина угла не изменяется. Под действием столкновений между атомами величина этого угла может изменяться случайным образом. Теперь перпендикулярно постоянному магнитному полю приложим периодически изменяющееся магнитное поле. На магнитные моменты молекул дополнительно действуют моменты силы со стороны переменного поля. Если частота изменения поля отличается от ларморовской, то в среднем со временем никакой переориентации магнитных моментов молекул не происходит.

Пусть эта частота равна ларморовской. В результате длительного действия момента сил происходит переориентация магнитного момента молекулы, приводящая к изменению угла между магнитным моментом и постоянным магнитным полем. Получается две группы молекул – с преимущественной ориентацией магнитных моментов вдоль постоянного магнитного поля и против него. Данное явление называется парамагнитным резонансом.

Переориентация связана с изменением потенциальной энергии молекулы. По закону сохранения энергии, изменение потенциальной энергии молекулы происходит за счет обмена энергией между ней и переменным магнитным полем, то есть стоячей электромагнитной волной. Переориентировка магнитных моментов молекул, антипараллельных индукции постоянного поля, под действием неупругих столкновений между молекулами сопровождается превращением освобождающейся энергии в тепло. Переориентировка магнитных моментов молекул, параллельных индукции постоянного поля, происходит за счет поглощения энергии электромагнитной волны веществом.

Вывод. Наблюдение парамагнитного резонанса сводится к измерению ослабления интенсивности электромагнитной волны, прошедшей через парамагнетик, помещенный в магнитное поле.

При достижении частоты волны значения ларморовской частоты наблюдается резкое ослабление интенсивности волны, прошедшей через парамагнетик.