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光泵磁共振实验教学规范

  1. 实验负责人:乐永康
  2. 小组成员:吴奕初

修改中的版本

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。
  1. 实验中,仔细观察实验现象如何随实验参数变化,在实验记录中,要有实研现现象的描述;和同伴讨论各种现象出现的原因,并能互相质疑,直至达成共识;
  2. 对某种现象有了理解之后,努力通过逻辑分析或者专门设计实验,来检验自己的理解;
  1. 熟练掌握示波器的使用;
  2. 了解光泵磁共振装置各组成部分的作用;
  3. 掌握信号发生器所有控制键的作用;
  4. 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;
  5. 掌握与本实验相关的选择定则;
  6. 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;
  7. 能够独立调出各种抽运信号;
  8. 能够独立调出磁共振信号;
  9. 能够区分抽运与磁共振信号;
  10. 能够区分Rb87和Rb85共振信号;
  11. 掌握g因子的测量方法。
  1. 了解扫场监测信号不“理想”的原因;
  2. 能够解释抽运过程和磁共振过程的物理机理;
  3. 能够准确解释抽运信号随扫场变化周期性出现的原因;
  4. 能够说明各种条件下样品泡位置的实际磁场,并解释所出现的抽运信号的具体特征,特别是,在某些水平场条件下,水平场大小的细微变化会导致抽运信号特征的显著变化,甚至出现抽运信号“异常”的现象;
  5. 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;
  6. 理解能量守恒和角动量守恒在铷原子光泵磁共振中的应用;
  7. 掌握地磁倾角的测量方法;
  8. 能对所有的塞曼子能级按能量大小排序。
  1. 能够解释抽运信号与扫场“不同步”的原因;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 能够说明探测器性能对本实验现象的影响;
  5. 在三角波扫场时,调出磁共振信号之后,能预测:随射频场频率的增加,磁共振信号会往扫场的“峰位”还是“谷位”移动。
  1. 能设计实验探究出现多个“共振频率”的原因;
  2. 掌握共振线宽的测量方法。
  • 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;
  • 能够定量解释本实验测量g因子的精度;
  • 能够用示波器上的FFT功能分析射频信号的频率成分。

讨论区

学科关联、延伸实验两块还不知道怎么写!:-(乐永康 2019/12/04 22:38
恳请大家指点! — 乐永康 2019/12/04 22:38
设置延伸实验项,主要是考虑系列化、系统性、逐级提升开展一类实验。不是每个实验都需要填,或者我没有考虑到,但其他老师考虑到了。—— 张增明 2019/12/05 08:26
能力培养是否可以再宏观一点,如:分析问题、观察问题、解决问题? — 张增明 2019/12/05 08:43
我补充上去。但也有一个困惑,或者说不知道怎么把握尺度:写实验记录、实验数据的有效数字等的基本能力是否也要列进来? — 乐永康 2019/12/05 09:30
1)基础内容部分需要加上:A)光泵磁共振装置各组成部分的作用B)能够区分Rb87和Rb85共振信号。
2)提升内容部分需要加上:A)理解能量守恒和角动量守恒在铷原子光泵磁共振中的应用B)在固定射频磁场频率的条件下,能够解释光泵磁共振信号在一个扫场周期内随水平磁场变化的原因
3)是否把:“了解扫场监测信号不“理想”的原因;”放到提升或高阶内容部分? —北师大 王海燕
感谢王老师的建议!提升内容中的建议B)该从另一个角度来要求了。 — 乐永康 2019/12/11 21:36
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  • 最后更改: 2019/12/11 21:59
  • 由 xiaole