раби метод

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 Р. м. 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 Р. м., 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 ф-ция w, представляет собой не
одиночный резонанс, как в Р. м., 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 Р. м. используют в спектрометрах радиочастотного диапазона (см. Радиоспектроскопия ).Одним из важнейших применений Р. м. было измерение магн. моментов протона, дейтрона и электрона. Р. м. лежит в основе квантовых стандартов частоты и мн. методов исследования спектральных характеристик газов, жидкостей и твёрдых тел.

Лит.: Рамзей Н., Молекулярные пучки, пер. с англ., М., 1960; Физические основы квантовой радиофизики, Л., 1985.

А. Н. Титов.

   <<      Предметный указатель      >>