光泵磁共振教学规范-20191204.docx

光泵磁共振教学规范 1、科学素养 了解光泵磁共振实验的来历及发展： 1） 光抽运技术获得诺贝尔奖的历史； 2） 光抽运技术在研究中的应用； 3） 原子钟技术的发展过程及应用； 4） 时间、长度基本单位的定义； 5） 与光抽运有关的各种精密测量技术。 2、分层次实验教学内容 a) 基础内容 • 了解扫场监测信号不“理想”的原因； • 熟练掌握示波器的使用； • 掌握信号发生器所有控制键的作用； • 能画出铷原子的超精细能级塞曼分裂的能级示意图， 知道各种能级结构之间的能隙 大小的量级； • 掌握与本实验相关的选择定则； • 确认辅助电源上的琴键开关的状态与磁场实际方向之间的关系； • 能够独立调出各种抽运信号； • 能够独立调出磁共振信号； • 能够区分抽运与磁共振信号； • 掌握 g 因子的测量方法。 b) 提升内容 • 能够解释抽运过程和磁共振过程的物理机理； • 能够准确解释抽运信号随扫场变化周期性出现的原因； • 能够说明各种条件下样品泡位置的实际磁场， 并解释观察到的抽运信号的具体特征 的产生原因； • 能够通过实验现象来调节参数，使垂直主轴平面内的磁场强度尽量趋近于零； • 掌握地磁倾角的测量方法； • 能对所有的塞曼子能级按能量大小排序。 c) 进阶内容 • 能够解释抽运信号与扫场“不同步”的原因； • 能够解释一个方波扫场周期内，“只出现一个抽运信号”的原因； • 能够观察到一个磁场条件下对应多个“共振频率”的现象，或者在一个射频频率时， 能调出多个磁场来观察磁“共振”现象； • 能够说明探测器性能对本实验现象的影响。 d) 高阶内容 • 能设计实验探究出现多个“共振频率”的原因； • 掌握共振线宽的测量方法。 3、能力培养 • 能够将观察到的实验现象和背后的物理相关联； • 能够设计实验检验自己的理解； • 能够构建模型，合理解释磁场变化与抽运信号之间的关联； • 能够用示波器上的 FFT 功能分析射频信号的频率成分。 4、知识点 5、学科关联 6、延伸实验