核磁共振实验报告00002.docx
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核磁共振实验报告00002
核磁共振实验报告
LT
对于自旋不为零的原子核，核磁矩
和自旋角动量
也存在如下关系
按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，在外磁场
中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差
，当有外界条件提供与
相同的磁能时，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，比如赛曼能级的能量差为
的氢核发射能量为
的光子，当
时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振”
由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为
2．用扫场法产生核磁共振
在实验中要使
得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控制，因此我们在一个永磁铁
上叠加一个低频交谈磁场
，使氢质子能级能量差
有一个变化的区域，调节射频场的频率
，使射频场的能量
能进入这个区域，这样在某一瞬间等式
总能成立。
如图，
由图可知，当共振信号非等间距时共振点处
，
未知，无法利用等式求出
的值
调节射频场的频率
使共振信号等间距时，共振点处
，
，
的值便可求出
四、实验装置
示波器、边限振荡器、频率计、电源、样品、扫场线圈、永久磁铁、频率计
五、实验过程
1．实验准备
2．观察现象
3．测量共振频率
六、实验记录和数据处理
1．加不同扫场观察核磁共振
这里用的样品是水，观察质子的核磁共振
记当共振信号出现共振点的频率为
当共振信号等间距时共振点频率
当共振信消失时共振点的频率为
扫场电压（V）
100
24.616
24.674
24.718
75
24.629
24.671
24.706
50
24.641
24.671
24.692
25
24.654
24.668
24.680
5
24.663
24.667
24.670
由公式
可计算出
的值
数据中共振信号等间隔时的共振频率相差不大，这应该是由实验仪器造成的我们在计算
的时候取
的平均值
计算扫场的幅度
在上面的推导中，我们之所以用
是为了减小误差
由上面的五组数据得
根据计算的结果，发现扫场的大小
和电压的大小
是成线性的
2．射频磁场的强弱和共振信号强度的关系
射频磁场的强度我们用装有样品的面板上的幅度旋钮进行调节，所以射频磁场强度用幅度来表示；共振信号的强度我们通过示波器上波形的高度Y来表示。
射频磁场强度
示波器读数
放大倍数
共振信号强度
10
1.8
0.09
9.8
3
0.15
9.6
3.4
0.34
9.4
2.5
1.252
9.2
3.8
1.9
9.11
3.0
1.5
9
2.2
1.1
8
2.9
0.58
7
2.5
0.25
6
2.0
0.2
由图像可知，共振信号的强度先随着射频磁场的增强而增强，到达峰值后随着射频磁场的增强而减弱。
3．观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的g因子
水样品的共振信号聚四氟乙烯的共振信号
在实验过程中，调出聚四氟乙烯的共振信号比较麻烦，因为氟原子的共振信号比较弱，这一点可以由以上两幅图像对比可以看出，水样品的共振信号非常明显，而聚四氟乙烯的共振信号很弱。
在实验得到的聚四氟乙烯的共振频率为24.207
，
计算得到的氟的g因子为4.98
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