光泵磁共振異常光抽運信號機理研究

摘 要：光泵磁共振是利用光抽運效應(yīng)來研究原子精細結(jié)構(gòu)塞曼能級間的磁共振，它是近代物理實驗中一個基本而重要的實驗。文章通過對實驗中出現(xiàn)的反常共振信號進行研究并探討其機理。

關(guān)鍵詞：光抽運；磁共振；偏振態(tài)；反常信號

1 概述

光泵磁共振是利用光抽運的方法，使原子超精細結(jié)構(gòu)塞曼子能級間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；在特定射頻量子的激發(fā)下，兩粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級間產(chǎn)生磁共振。其共振條件為

？駐？抓m=hv0=gF？滋BB0

公式中：ΔEm為共振塞曼子能級間的能量差，h為普朗克常量，μB為波爾磁子，B0為產(chǎn)生塞曼能級分裂的直流磁場，v0為共振時射頻輻射場的頻率。由公式（1）可知，對于一定的原子，v0與B0應(yīng)一一對應(yīng)。

但我們在光泵磁共振實驗中測量87Rb和85Rb的共振頻率時，當(dāng)B0確定后，在某些特定的實驗條件下，對87Rb或85Rb可測得兩個或兩個以上的共振頻率。文章將對正常頻率以外的頻率產(chǎn)生的原因進行探討。

2 對反常共振信號的探討

2.1 對反常信號的確定

表1 不同水平場時的共振頻率

對于水平場的每次取值和每個取向，正常共振頻率只有兩個，分別對應(yīng)87Rb和85Rb，其余為反常共振頻率。可以通過計算各共振信號對應(yīng)的gF因子來區(qū)分正常共振信號和反常共振信號。87Rb的gF因子為1/2，85Rb的gF因子為1/3。由此可區(qū)分上表中的正常共振頻率與反常共振頻率。

2.2 反常共振信號出現(xiàn)原因的探討

反常共振信號出現(xiàn)的原因可能有兩個：（1）多量子躍遷效應(yīng)；（2）射頻發(fā)生器中高次諧波的疊加。

多量子躍遷的觀點指出，當(dāng)產(chǎn)生共振信號時，滿足nhv=hvo=gFuBB （n為正整數(shù)），即n個頻率為vo/n的光量子被塞曼能級上的電子吸收而發(fā)生躍遷，形成共振信號?！?br>