光泵磁共振选做实验课件.ppt

1、光泵磁共振选做实验赵婧 光科 10300720238实验内容研究1/4玻片对光束偏振态的调制以 及偏振态对信号强度的影响研究吸收池中的弛豫过程对信号的 影响探讨多个频率下出现共振信号的机理探讨用本实验设备开展原子钟实验的可行性1.旋转1/4玻片椭圆偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光线偏振光光束偏振越厉害，激发的原子数越多，对应的信号幅度越大；当光束为线偏振态时几乎不激发原子，故对应的光抽运信号为一直线2.吸收池中的弛豫过程对信号的影响光抽运导致粒子数分布不均，系统处于非热平衡分布状态。系统趋向于平衡分布状态的过程为弛豫过程。实验中调节铷样品泡温度在40-70间变化；观察到温度降低的过程中，光抽运信号

2、的幅值先变大，在接近500时开始有减小。（因仪器无法读出确切温度，故只能定性分析）单击此处添加标题温度太低时气态铷原子密度下降，与器壁及原子相互间碰撞几率减小铷原子数不足，密度太低铷样品泡温度减小原子分布偏极化增大，抽运信号更加明显，幅值增大信号不明显，幅值下降3.多个频率下出现共振信号的原因实验数据记录f/kHzf/kHz1498149891791776876846746751351331531538638687Rb(1498/f)123485Rb(917/f)1231）双量子/多量子跃迁2）射频场信号的高次谐波引发共振前期调研基本原理由于多量子跃迁受激发射频场强度的制约，3阶以上的光量子跃

3、迁较难实现（需要射频场强度更强，现有实验仪器一般达不到），这里只讨论双量子跃迁。原理如图：当有两个圆频率为w=1/2(wmn+wnk)的光量子同时被吸收（或被辐射）时，将出现双量子跃迁的 共振峰。双量子跃迁的共振频率为v=/2 射频信号不是理想的正弦波，其频率可能发生畸变，产生谐波。根据傅里叶级数，频率为v的波，可以看成频率为2v、3v、4v频率的叠加，故可能产生反常共振信号。推测原因实验中观察到反常共振频率与正常共振频率基本呈整数倍关系，这与以上两种原因均相符。但考虑到多量子跃迁几率非常小几乎可以忽略不计，所以综合推测为：多频率下出现共振信号，其产生原因以射频信号畸变产生的谐波共振为主，对于

4、v=/2,除了2v谐波影响外可能包含一部分双光子跃迁。铷原子钟原子钟基于同一种原子的共振频率是一定的的原理，可用作一种节拍器来保持高度精确的时间的仪器。利用铷原子的磁共振现象，当光电检测器检测到的光强最弱的时候就是微波频率与原子能级差最匹配的时候，然后通过电路输出反馈从而锁定晶振、授时。原理图如下：参考文献刘玉菲 等不同原子频标的物理工作原理对比）微计算机信息 第22卷 第2-1期杜志静 等脉冲激光抽运铷原子钟研究 武汉大学学报 第36卷 第10期孙昕 等光磁共振实验中双量子跃迁及射频场谐波干扰物理实验 第21卷 第3期张飞雁 等光磁共振实验反常共振信号的判断与原因分析宁波大学学报（理工版）第23卷 第2期张清 等光泵磁共振实验中小信号的讨论物理实验 第20卷 第10期百度谷歌上的一些定义等本人报告结束，谢谢欣赏感谢实验合作者的倾力配合及老师的耐心指导！