二能级磁共振经典物理图像的理论和实验研究

报道了时序控制的抽运-检测型铷原子磁力仪中二能级磁共振物理过程的经典理论和实验研究。该原子磁力仪的工作原理是线偏振光通过处于外磁场环境中被极化的原子介质后,由于铷原子对线偏振光中左、右圆偏振成分有不同的吸收率,光的偏振方向会发生与磁场相关的转动。采用二能级磁共振经典物理图像描述了射频场与原子作用的物理过程,采用旋转坐标系推导了相关表达式,并在实验室坐标系中给出了原子磁力仪输出信号的表达式,指出铷原子磁力仪的输出信号与原子磁矩在探测光方向上的投影矢量有关,并通过实验验证了理论分析结果。研究结论有助于加深对磁共振经典物理图像的理解及时序控制的抽运-检测型铷原子磁力仪的工作原理和参数设置。

抽运-检测型原子磁力仪对10kHz正弦交变电流的测量

介绍了利用抽运-检测型铷原子磁力仪测量正弦交变电流的频率、振幅和相位的理论基础和实验方法。利用旋转坐标系下二能级磁共振塞曼跃迁的经典理论来描述射频场与原子磁矩相互作用的物理规律,并推导出实验室坐标系中原子磁力仪输出信号的表达式,其中铷泡位置的射频场由载有待测正弦交变电流的亥姆霍兹线圈产生,通过拟合磁力仪输出的磁共振信号得到正弦交变电流的频率、振幅和相位信息。拟合重复测量的十条实验曲线,正弦交变电流的频率、振幅和相位的相对标准偏差分别为5.4×10^(-7)、2.3×10^(-5)和3×10^(-3),其中频率的相对标准偏差与产生本底磁场的精密电流源的分辨率有关。所得结果可以加深对二能级磁共振塞曼跃迁经典物理图像的理解,对正弦交变电流的计量研究具有参考价值。