近代物理实验报告.pdf

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 
上式中   g 为旋磁比， g 为朗德因子， B （即 H ）为恒磁场 B （即 H ）和微波
2m 0 0
e
   
磁场 B （即 h ）合成的总磁场， T 为阻尼力矩，此系统从微波磁场 B 中所吸收的全部
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能量，恰好补充铁磁样品通过某机制所损耗的能量。阻尼的大小还意味着进动角度 减
少的快慢， 减少得快，趋于平衡态的时间就短，反之亦然。因此这种阻尼可用弛豫时
间 来表示， 的定义是进动振幅减小到原来最大振幅的1 e 所需要的时间。
图（8—1）进动振幅逐渐衰减 图（8—2）微波磁场作用抵消阻尼，
趋于平衡图（8—3） 铁磁共振原理图
根据磁学理论可知，磁导率  与磁化率  之间有如下关系：
 = 1 + 4π  (8-2)
 
在交变磁场 B 作用下，铁磁物质内部结构对磁矩 M 的运动有阻尼作用，所以磁性材料
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  
中的磁场 B（即 H ）的变化落后于交变磁场 B 的变化， 要用复数表示： =  ' +i  '' ，
1
其中实部  ' 决定磁性材料磁能的贮存，虚部  '' 反映交变磁能在磁性材料中的损耗。
 
当改变恒磁场 B （即 H ）或微波频率 时，我们总能发现在某一条件下，铁磁体会出
0 0
现一个最大的磁损耗，即  '' 出现最大值，也就是进动的磁矩会对微波能量产生一个强
烈的吸收，以补充由此引起的能量损耗，这就是铁磁共振现象。
铁磁共振条件
由于铁磁物质的磁化理论很复杂，因此，我们实验中采用铁氧体小球样品作实验。其
退磁因子各向同性，退磁场作抵消，对进动不产生影响。最简单的情况，小球形样品
满足磁共振的基本原理公式：
hv  g B (8-3)
B r
鉴于铁磁性反映的是电子自旋磁矩的集体行为， g ≈2， 为进动频率，其频段估算在
微波范围内，因此选择在此频段进行实验。
铁磁共振吸收谱线和线宽 B

磁矩 M 在进动时总要受到由磁损耗所表现出来的阻尼作用。实用上铁磁谐振损耗并不
用  '' 来说明，而用铁磁共振吸收线宽 B 来表示。固定微波频率不变，铁氧体在恒磁场
 
B 和微波磁场 b 的共同作用下，  '' 随 B 的变化曲线称为铁磁共振吸收谱线，如图（ 8
0 0
—4）所示。在共振时  '' 有最大值  '' ，令  '' =  '' /2 处的磁场分别为 B 和 B ，则
m m 1 2
B = B - B 就是铁磁共振线宽。一般 B 愈窄，磁损耗愈低。 B 值的大小反映了磁损