1、光泵磁共振選做實(shí)驗(yàn)趙婧 光科 10300720238光泵磁共振選做實(shí)驗(yàn)趙婧 光科 10300720238實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研究1/4玻片對(duì)光束偏振態(tài)的調(diào)制以 及偏振態(tài)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響研究吸收池中的弛豫過(guò)程對(duì)信號(hào)的 影響探討多個(gè)頻率下出現(xiàn)共振信號(hào)的機(jī)理探討用本實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)展原子鐘實(shí)驗(yàn)的可行性1234實(shí)驗(yàn)內(nèi)容研究1/4玻片對(duì)光束偏振態(tài)的調(diào)制以研究吸收池中的弛豫1.旋轉(zhuǎn)1/4玻片信號(hào)幅度遞減信號(hào)幅度增加幾乎為一條直線光束偏振態(tài)橢圓偏振光 圓偏振光 橢圓偏振光線偏振光光束偏振越厲害，激發(fā)的原子數(shù)越多，對(duì)應(yīng)的信號(hào)幅度越大；當(dāng)光束為線偏振態(tài)時(shí)幾乎不激發(fā)原子，故對(duì)應(yīng)的光抽運(yùn)信號(hào)為一直線1.旋轉(zhuǎn)1/4玻片信號(hào)幅度遞減信號(hào)

2、幅度增加幾乎為一條直線光束2.吸收池中的弛豫過(guò)程對(duì)信號(hào)的影響光抽運(yùn)導(dǎo)致粒子數(shù)分布不均，系統(tǒng)處于非熱平衡分布狀態(tài)。系統(tǒng)趨向于平衡分布狀態(tài)的過(guò)程為弛豫過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)銣樣品泡溫度在40-70間變化；觀察到溫度降低的過(guò)程中，光抽運(yùn)信號(hào)的幅值先變大，在接近500時(shí)開(kāi)始有減小。（因儀器無(wú)法讀出確切溫度，故只能定性分析）WHY?2.吸收池中的弛豫過(guò)程對(duì)信號(hào)的影響光抽運(yùn)導(dǎo)致粒子數(shù)分布不單擊此處添加標(biāo)題溫度太低時(shí)氣態(tài)銣原子密度下降，與器壁及原子相互間碰撞幾率減小銣原子數(shù)不足，密度太低銣樣品泡溫度減小原子分布偏極化增大，抽運(yùn)信號(hào)更加明顯，幅值增大信號(hào)不明顯，幅值下降單擊此處添加標(biāo)題溫度太低時(shí)氣態(tài)銣原子密度下降，

3、與器壁銣原3.多個(gè)頻率下出現(xiàn)共振信號(hào)的原因?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)記錄f/kHz149891776846751331538687Rb(1498/f)123485Rb(917/f)1233.多個(gè)頻率下出現(xiàn)共振信號(hào)的原因?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)記錄f/kHz149?1）雙量子/多量子躍遷2）射頻場(chǎng)信號(hào)的高次諧波引發(fā)共振前期調(diào)研?1）雙量子/多量子躍遷前期調(diào)研基本原理由于多量子躍遷受激發(fā)射頻場(chǎng)強(qiáng)度的制約，3階以上的光量子躍遷較難實(shí)現(xiàn)（需要射頻場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)儀器一般達(dá)不到），這里只討論雙量子躍遷。原理如圖：當(dāng)有兩個(gè)圓頻率為w=1/2(wmn+wnk) 的光量子同時(shí)被吸收（或被輻射）時(shí)，將出現(xiàn)雙量子躍遷的 共振峰。雙量子躍遷的共

4、振頻率為v=/2 基本原理由于多量子躍遷受激發(fā)射頻場(chǎng)強(qiáng)度的制約，3階以上當(dāng)有兩射頻信號(hào)不是理想的正弦波，其頻率可能發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)，頻率為v的波，可以看成頻率為2v、3v、4v頻率的疊加，故可能產(chǎn)生反常共振信號(hào)。射頻信號(hào)不是理想的正弦波，其頻率可能發(fā)生畸變，推測(cè)原因?qū)嶒?yàn)中觀察到反常共振頻率與正常共振頻率基本呈整數(shù)倍關(guān)系，這與以上兩種原因均相符。但考慮到多量子躍遷幾率非常小幾乎可以忽略不計(jì)，所以綜合推測(cè)為：多頻率下出現(xiàn)共振信號(hào)，其產(chǎn)生原因以射頻信號(hào)畸變產(chǎn)生的諧波共振為主，對(duì)于v=/2 ,除了2v諧波影響外可能包含一部分雙光子躍遷。推測(cè)原因?qū)嶒?yàn)中觀察到反常共振頻率與正常共振頻率基

5、本呈多頻率下銣原子鐘原子鐘基于同一種原子的共振頻率是一定的的原理，可用作一種節(jié)拍器來(lái)保持高度精確的時(shí)間的儀器。利用銣原子的磁共振現(xiàn)象，當(dāng)光電檢測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)最弱的時(shí)候就是微波頻率與原子能級(jí)差最匹配的時(shí)候，然后通過(guò)電路輸出反饋從而鎖定晶振、授時(shí)。原理圖如下：銣原子鐘原子鐘基于同一種原子的共振頻率是一定的的原理，參考文獻(xiàn)劉玉菲 等不同原子頻標(biāo)的物理工作原理對(duì)比）微計(jì)算機(jī)信息 第22卷 第2-1期杜志靜 等脈沖激光抽運(yùn)銣原子鐘研究 武漢大學(xué)學(xué)報(bào) 第36卷 第10期孫昕 等光磁共振實(shí)驗(yàn)中雙量子躍遷及射頻場(chǎng)諧波干擾物理實(shí)驗(yàn) 第21卷 第3期張飛雁 等光磁共振實(shí)驗(yàn)反常共振信號(hào)的判斷與原因分析寧波大學(xué)學(xué)報(bào)（理工版） 第23卷 第2期張清 等光泵磁共振實(shí)驗(yàn)中小信號(hào)的討論物理實(shí)驗(yàn) 第20卷 第10期百度谷歌上的一些定義等參考文獻(xiàn)劉玉菲