北京大学：《近代物理实验 Modern Physics Laboratory》课程教案（独立实验）_7-3 电子自旋共振

7-3电子自旋共振(教案) 实验目的要求 了解观测电子自旋共振波谱的微波系统,熟悉一些微波器件的使用方法及反射式谐振腔 的谐振特性 2.通过对DPPH自由基分子的电子自旋共振谱线的观察,了解电子自旋共振现象及共振特 征,掌握测量共振场、自由基分子的g因子、共振线宽和驰豫时间的方法,加深对电子自旋 共振知识的理解 教学内容: 正确理解反射式谐振腔的谐振特性,测量谐振腔的谐振频率f 2.用示波器观察DPPH自由基分子的电子自旋共振信号,测量相应的共振场H,由此确定 自由基分子的g因子和旋磁比 3.测量共振信号的共振线宽△H,确定自由基中与自旋-自旋驰豫过程相关的驰豫时间 实验过程中学生需要了解的问题(通过提问和讨论的方式进行) 1.电子自旋共振研究的对象是什么?本实验要求测量材料的哪些物理量 2.理论上怎样得到驰豫时间T2的表达式? 3.材料g因子的大小和线宽△H的宽窄反映什么微观现象和微观过程? 4.重温示波器的使用方法,了解信号扫描的意义 5.了解测量系统中各微波器件的作用及各种测量仪器的使用方法; 6.了解反射式谐振腔的谐振特性; 7.为了确定反射式谐振腔的谐振频率J’要求使测量系统的中“桥路”达到平衡。“桥路” 平衡指的是什么意思?通过怎样的操作才能实验这种状态? 8.为什么在系统匹配的情况下,必须准确找到谐振腔的谐振频率∫。,方能在接下来的实验 中观察到好的自旋共振信号? 9.通过怎样的操作才能分别得到图7-3-3和图7-3-4的共振波形? 10.为什么测量共振场H时,必须使示波器上展示的系列共振信号成等距的状态,否则所 测量的磁场不是共振场? 1l.实验中,如果保持共振场H不变,调节“扫场”旋钮(改变“扫场”的状态,或只让磁 场在H附近变动,都能观察到共振信号在屏幕上移动,这是为什么? 2.测量共振线宽ΔH时,需要对扫场宽度进行定标,怎样操作才能达到这个目的? 教学难点: 1必须使测量系统实现“桥路平衡”’并且准确找到谐振腔的谐振频率∫σ’否则这个实验将 无法完成

7-3 电子自旋共振(教案) 实验目的要求： 1. 了解观测电子自旋共振波谱的微波系统，熟悉一些微波器件的使用方法及反射式谐振腔 的谐振特性； 2. 通过对 DPPH 自由基分子的电子自旋共振谱线的观察，了解电子自旋共振现象及共振特 征，掌握测量共振场、自由基分子的 g 因子、共振线宽和驰豫时间的方法，加深对电子自旋 共振知识的理解。 教学内容： 1. 正确理解反射式谐振腔的谐振特性，测量谐振腔的谐振频率 0f ； 2. 用示波器观察 DPPH 自由基分子的电子自旋共振信号，测量相应的共振场 H0 ，由此确定 自由基分子的 g 因子和旋磁比； 3. 测量共振信号的共振线宽 ΔH ，确定自由基中与自旋-自旋驰豫过程相关的驰豫时间。 实验过程中学生需要了解的问题(通过提问和讨论的方式进行) 1. 电子自旋共振研究的对象是什么？本实验要求测量材料的哪些物理量？ 2. 理论上怎样得到驰豫时间T2 的表达式？ 3. 材料 g 因子的大小和线宽 ΔH 的宽窄反映什么微观现象和微观过程？ 4. 重温示波器的使用方法，了解信号扫描的意义； 5. 了解测量系统中各微波器件的作用及各种测量仪器的使用方法； 6. 了解反射式谐振腔的谐振特性； 7. 为了确定反射式谐振腔的谐振频率 0f ，要求使测量系统的中“桥路”达到平衡。“桥路” 平衡指的是什么意思？通过怎样的操作才能实验这种状态？ 8. 为什么在系统匹配的情况下，必须准确找到谐振腔的谐振频率 0f ，方能在接下来的实验 中观察到好的自旋共振信号？ 9. 通过怎样的操作才能分别得到图 7-3-3 和图 7-3-4 的共振波形？ 10. 为什么测量共振场 H0 时，必须使示波器上展示的系列共振信号成等距的状态，否则所 测量的磁场不是共振场？ 11. 实验中，如果保持共振场 H0 不变，调节“扫场”旋钮(改变“扫场”的状态)，或只让磁 场在 H0 附近变动，都能观察到共振信号在屏幕上移动，这是为什么？ 12. 测量共振线宽 ΔH 时，需要对扫场宽度进行定标，怎样操作才能达到这个目的？ 教学难点： 1 必须使测量系统实现“桥路平衡”，并且准确找到谐振腔的谐振频率 0f ，否则这个实验将 无法完成