Раби метод - метод исследования энергетич. структуры атомов и молекул, основанный на явлении резонансного поглощения радиочастотного
поля при совпадении частоты поля с частотой квантового перехода в этих
системах. Разработан И. Раби (I. Rabi) в 1938 для молекулярных и атомных
пучков.
При помощи Раби метода впервые наблюдался ядерный
магнитный резонанс в нейтральных молекулярных пучках, при этом радиочастотное
магн. поле Н1 вызывало резонансную переориентацию магн.
моментов молекул. Пучок молекул, выходящий из источника О, отклоняется
неоднородным магн. полем (магнит А на рис.), а затем фокусируется на
детектор D неоднородным полем с градиентом противоположного знака (магнит
В). Поля подбирают так, чтобы молекулы попадали на детектор независимо
от их скорости. В зазоре магнита С, создающего однородное магн. поле
Н0, помещают проволочную петлю, соединённую с радиочастотным
генератором и создающую поле H1. В результате переориентации магн.
моментов нарушается условие фокусировки и уменьшается число молекул, попадающих
на детектор. Резонанс наблюдают по изменению интенсивности пучка на детекторе
при изменении напряжённости поля Н0 или частоты генератора
w.
В квантовой теории переориентацию магн. моментов
описывают как переход между двумя уровнями энергии молекул. Вероятность перехода
под действием осциллирующего возмущения за время t равна
где-
частота Раби,
угл. частота прецессии магн. момента, g - гиромагн. отношение,
(см., напр.,
Двухуровневая система). Время
t воздействия поля Н1 на молекулу равно
,
где l - размеры области, в к-рой
-
скорость молекулы. Вероятность P(t)нужно усреднить в соответствии с
распределением молекул по скоростям. Ширина резонанса по частоте обратно пропорциональна
величине
, где
- ср. скорость
молекул, но с увеличением l уменьшается интенсивность пучка.
Н. Рамзей (N. Ramsay) усовершенствовал метод Раби,
добившись существенного сужения резонанса. При этом пучок молекул последовательно
проходит через две области строго сфазированного
радиочастотного поля, размером l каждая, к-рые разнесены в пространстве
на расстояние L. При Ll и узком распределении молекул в пучке по скоростям выходной
сигнал в таком устройстве, как функция w, представляет собой не
одиночный резонанс, как в методе Раби, а систему резонансов
с расстоянием по частоте между соседними максимумами
При нулевой разности фаз между осциллирующими полями в соседних областях центр.
максимум точно совпадает с w0, а его полная ширина определяется
временем пролёта молекул между областями с двумя разнесёнными радиочастотными
полями.
Обычно метод Раби используют в спектрометрах радиочастотного диапазона (см. Радиоспектроскопия ). Одним из важнейших применений метода Раби было измерение магн. моментов протона, дейтрона и электрона. Метод Раби лежит в основе квантовых стандартов частоты и мн. методов исследования спектральных характеристик газов, жидкостей и твёрдых тел.
А. Н. Титов
|
![]() |