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共振演示仪实验报告
篇一:大物观察实验报告共振演示仪
物理演示实验观察报告
共振演示仪
一、关于共振演示仪
将振子驱动于固定在一块板上不同的弹性质量的玩偶,当他们受周期性外力作强迫振动,不同弹性质量玩偶的固有频率与受迫振动的频率相同时,则产生共振现象。
二、原理
受迫振动的稳定状态由下式表示:
x?Acosω(t+φ()式1) 对一定的振动系统,改变驱动力的频率,当驱动力
频率为某一值时,振幅A会达到极大值。用求极值的方
法可使得振幅达到极大值的角频率为
图1-受迫振动的振幅曲线
ωr=(式2)
相应的最大振幅为
Ar?
(式3)
在弱阻尼即β三、圆锥摆的演示过程(图2)
1、将玩偶与弹簧固定好,开启电源。
2、,观察何种固有频
率的振子上的玩偶振动幅度最大。
3、将共振仪的振动频率由小到大调整,观察玩偶振动幅
度变化情况。
4、记录实验结果,关闭电源。
四、生活中的共振仪
1、收音机利用电磁共振进行选台。
2、眼镜店的眼睛清洗仪。(图3)
3、塔科马海峡大桥的共振断塌。
图3-眼镜清洗仪
图2-圆锥摆的演示过程
篇二:共振实验报告
学生姓名:刘太兴学号:5502111013 专业班级:本硕实验班111班实验类型:□验证■综合□设计□创新实验日期: :实验楼同组学生姓名:指导教师:实验成绩:
电子顺磁共振
一、实验目的
1、了解电子自旋共振现象;
2、学习用微波频段检测电子自旋共振信号的方法;
3、观察吸收或色散波形;
4、熟悉电子自旋共振原理。
二、实验原理
电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)又称电子顺磁共振(Electron ic Resonance, EPR)。由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中,因此被称为电子顺磁共振;因为分子和固体中的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。1924 年,泡利(Pauli)首先提出了电子自旋的概念。1944年,前苏联的柴伏依斯基首次观察到了电子顺磁共振现象。1954 年开始,电子自旋共振逐渐发展成为一项新技术。电子自旋共振研究的对象是具有未偶电子的物质,如具有奇数个电子的原子、分子以及内电子壳层未被充满的离子,受辐射作用产生的自由基及半导体、金属等。通过共振谱线的研究,可以获得有关分子、原子及离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息,从而得到有关物质结构和化学键的信息,故电子自旋共振是一种重要的近代物理实验技术,在物理、化学、生物、医学等领域有广泛的应用。
(一).电子的轨道磁矩与自旋磁矩
由原子物理可知,对于原子中电子的轨道运动,与它相应的轨道磁矩?l为
?l??epl2me(2-1)
式中pl为电子轨道运动的角动量,e为电子电荷,me为电子质量,负号表示
由于电子带负电,其轨道磁矩方向与轨道角动量的方向相反,其数值大小分别为
pl
,?l?
原子中电子除轨道运动外还存在自旋运动。根据狄拉克提出的电子的相对论性波动方程——狄拉克方程,电子自旋运动的量子数S= l/2,自旋运动角动量pS与自旋磁矩?S之
学生姓名:刘太兴学号:5502111013 专业班级:本硕实验班111班实验类型:□验证■综合□设计□创新实验日期: :实验楼同组学生姓名:指导教师:实验成绩:
?s??eps(2-2) me
其数值大小分别为
ps?
,?s? 比较式(2-2)和(2—1)可知,自旋运动电子磁矩与角动量之间的比值是轨道运动磁矩与角动量之间的比值的二倍。
原子中电子的轨道磁矩与自旋磁矩合成原子的总磁矩。对于单电子的原子,总磁矩?J与角动量PJ之间有
?j??gepj(2-3) 2me
其中
g?1?j(j?1)?l(l?1)?s(s?1)
2j(j?1)(2-4)
g称为朗德g因数。由式(2-4)可知,对于单纯轨道运动g因数等于1;对于单纯自旋运动g因数等于2。引入回磁比?,即
?j??pj(2-5) 其中???g?e(2-6) 2me
在外磁场中,Pj和?j的空间取向都是量子化的。Pj在外磁场方向上的投影
为
pz?mh,m?j,j?1,?,?j
相应的磁矩?j在外磁场方向上的投影为
?z??mh,?z??mge??mg?B(2-7) 2me
?B?eh/2me称为玻尔磁子,电子的磁矩通常都用玻尔磁子?B作单位来量度。
学生姓名:刘太兴学号:5502111013 专业班级:本硕实验班111班实验类型