در این مقاله قصد داریم شرحی بر آزمایش اول درس حالت جامد با نام تشدید مغناطیسی دهیم. با ریسمونک همراه باشید.
۱- اهداف :
- بررسی پدیده تشدید مغناطیسی و توصیف فیزیکی آن
- تعیین رابطهی بین فرکانس تشدید و میدان مغناطیسی
- تعیین فاکتور g برای هسته
۲- مبانی نظری:
در سال ۱۹۴۵ میلادی تشدید مغناطیسی هسته ای NMR توسط دو دانشمند به نام های «بلاخ» و «پورسل» کشف شد. تشدید مغناطیسی هسته ای در حال حاضر روشی استاندار در شیمی و زیست شناسی برای شناسایی و بررسی ترکیبات شیمیایی محلول ها است. در پزشکی، تشدید مغناطیسی هسته با نام تصویر برداری مغناطیسی MRI شناخته می شود. در NMR به کمک تشدید هسته یک اتم خاص خواص اتمی و پیوند های بین آنها بررسی می شود.
هر اتم از یک یا چند الکترون و یک هسته تشکیل شده است، گشتاور های مغناطیسی هسته μ بر اساس معادله ۱ به اسپین هسته I وابسته است:
معادله ۱:
گشتاور مغناطیسی هسته ای μn
- فاکتور g g
- اسپین هسته I
- گشتاور های مغناطیسی هسته μ
μ با توجه به میدان ثابت B0 که فقط در یک جهت ثابت و مشخصی به نمونه وارد میشود بر اساس رابطه ی زیر وابسته است:
تراز های انرژی برهمکنش میدان مغناطیسی با گشتاور مغناطیسی عبارت است از
معادله ۲:
و با قرار گرفتن نمونه در میدان ثابت B0 اسپین های هسته ای بین سطوح انرژی بر اساس معادله-بلتزمن پخش می شوند:
معادله ۳:
- ثابت بلتزمن kB
- تعداد اسپین های با سطح انرژی k Nk
با اعمال میدان مغناطیسی متغیر B1 (فرکانس بالای ν) عمود بر B0 اسپین ها بین سطوح انرژی نزدیک به Ek توزیع می شوند. در حالی که انرژی میدان B1 دقیقاً با اختلاف انرژی دو حالت k و k+1 برابر شود تشدید رخ می دهد (Δk = 1).
همانطور که میدانید در رشته “فیزیک حالت جامد” ما به بررسی علم فیزیک می پردازیم، عموما علم ماده و حرکت و رفتار آن در فضا و زمان با در نظر گرفتن مفاهیمی همچون انرژی، اندازه حرکت، نیرو و بسیاری از عوامل دیگر می‌دانند که این ماده می تواند از ذرات ریز اتمی گرفته تا کهکشان‌ها و اجرام بسیار بزرگ آسمانی باشد. در حقیقت هدف اصلی علم فیزیک توصیف تمام پدیده‌های طبیعی قابل مشاهده و غیر قابل مشاهده برای بشر به شکل کمی است. که برای توضیحات بیشتر در رابطه با رشته فیزیک حالت جامد می توانید از “این لینک” مقاله ای که در باره این رشته در ریسمونک منتشر شده است بخوانید.
- در ریسمونک بخوانید:
