Магнитный момент P (Метод Рабби)

Экспериментальное определение магнитного момента ядра различны и используются в основном методика помещения атома во внешнее магнитное поле. В этом случае магнитный момент ядра будет взаимодействовать как с магнитным полем электронной оболочки , так и с внешним магнитным полем , и энергия взаимодействия будет равна:

Часто используются «сильные» магнитные поля.

Сильным полем ,будем называть поле, энергия взаимодействия которого с магнитным моментом электронной оболочки атома значительно больше энергии взаимодействия магнитного момента ядра с полем электронной оболочки.

Сильное поле как бы разрывает связь между магнитным мо­ментом ядра и магнитным полем электронной оболочки, в результате чего ядерный момент и момент электронной обо­лочки прецессируют вокруг вектора внешнего поля независимо друг от друга.

Рассмотрим один из наиболее распространенных и наиболее точных методов определения магнитных моментов ядер метод Рабби, или метод магнитного резонанса. Идея метода заключается в переориентации магнитных моментов атомов, молекул и ядер в постоянном магнитном поле при наличии осциллирующего или вращающегося магнитного поля.

Установка состоит из трех полей: первое и третье поле неоднородн

Рассмотрим схему эксперимента Рабби: имеются 3 поля, первое и третье резко неоднородны, одинаковы по своей величине, но направления гради­ентов полей противоположны

- поле однородное и к нему приложено перпендикулярно переменное осциллирующее поле. Суть метода заключается в принудительной переориентации магнитного момента ядра резонансным высокочастотным полем. В первом поле действует сила, направленная вверх

В третьем поле действует сила, направленная вниз, , при этом

Следовательно, пучок в поле повторяет траекторию пучка в поле , только в противоположном направлении и потому попадает в детектор. Что же происходит в поле ? В методе Рабби перпендикулярно полю приложено высокочастотное поле . В чем же смысл резонансного опрокидывания? Если протон имеет магнитный момент, то его магнитный момент осциллирует относительно поля с частотой Лармора вокруг направления магнитного поля с постоянным углом наклона, подобно волчку в поле силы тяжести. Угол между и равен . Следовательно: и в первом и в третьем поле. Потому . Взаимодействие между и произойдет, когда их частоты совпадут; в частности, когда , произойдет переориентация магнитного момента протона относительно направления постоянного магнитного поля . Взаимодействие между магнитным моментом и будет менять ориентацию, а следовательно и угол на . Мы будем иметь , т.е. , следовательно сила действующая в третьем поле изменится на , т.е. . Подставив значения Ларморовской прецессии, можно определить гиромагнитный множитель, а следовательно и магнитный момент .

Эксперимент дал величину магнитного момента протона, он оказался равным: .

Как узнать о том, что произошла переориентация? На экране детектора будет провал интенсивности при , т.к. частицы изменят траекторию в связи с изменением силы F₃. Сила , т.к. , а

Домашнее задание:

1. Рассмотреть и изучить магнитный момент нейтрона - Метод Блоха.