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大物实验之铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线测量实验报告

大物实验之铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线测量实验报告
大物实验之铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线测量实验报告

南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2) 实验名称:铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线 学院:专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:座位号: 实验时间: 一、实验目的: 1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、了解铁磁材料的磁化规律,用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 3、测定样品的磁化特性曲线(B-H曲线),并作μ-H曲线。 4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线,估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、B M、H、B的等参量。 二、实验仪器: TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。 三、实验原理: 1.铁磁材料的磁滞特性

铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化,即磁导率μ很高。另一特征是磁滞,铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后,铁磁物质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O,当磁场强度H 从零开始增加时,磁感应强度B随之从零缓慢上升,如曲线Oa,继之B随H迅速增长,如曲线ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B达到饱和值B S这个过程的OabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小,这时磁感应强度B的值也要减小。图1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,对应的B值比原先的值大,说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H=O时,磁感应强度B值并不等于0,而是保留一定大小的剩磁Br。 当磁场反向从0逐渐变至-H D,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,可以施加反向磁场。H D称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,曲线RD称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S→O→H C→?H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化,可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化,这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。磁滞是铁磁材料的重要特性之一,研究铁磁材料的磁性就必须知道它的磁滞回线。各种不同铁磁材料有不同的磁滞回线,主要是磁滞回线的宽、窄不同和矫顽力大小不同。 当铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化时将会发热,要消耗额外的能量,因为反复磁化时磁体内分子的状态不断改变,所以分子振动加剧,温度升高。使分子振动加剧的能量是产生磁场的交流电源供给的,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种在反复磁化过程中能量的损耗称为磁滞损耗,理论和实践证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。 当初始状态为H=B=O的铁磁材料,在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化,可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线,如图2所示,这些磁滞回线顶点的连线称为铁磁材料的基本磁化曲线。 图1 铁磁质起始磁化图2 同一铁磁材料的 曲线和磁滞回线一簇磁滞回线

核磁共振实验报告 一、实验目的: 1.掌握核磁共振的原理与基本结构; 2.学会核磁共振仪器的操作方法与谱图分析; 3.了解核磁共振在实验中的具体应用; 二、实验原理 核磁共振的研究对象为具有磁矩的原子核。原子核是带正电荷的粒子,其自旋运动将产生磁矩,但并非所有同位素的原子核都有自旋运动,只有存在自选运动的原子核才具有磁矩。原子核的自选运动与自旋量子数I有关。I=0的原子核没有自旋运动。I≠0的原子核有自旋运动。 原子核可按I的数值分为以下三类: 1)中子数、质子数均为偶数,则I=0,如12C、16O、32S等。 2)中子数、质子数其一为偶数,另一为基数,则I为半整数,如: I=1/2;1H、13C、15N、19F、31P等; I=3/2;7Li、9Be、23Na、33S等; I=5/2;17O、25Mg、27Al等; I=7/2,9/2等。 3)中子数、质子数均为奇数,则I为整数,如2H、6Li、14N等。 以自旋量子数I=1/2的原子核(氢核)为例,原子核可当作电荷均匀分布的球体,绕自旋轴转动时,产生磁场,类似一个小磁铁。当置于外加磁场H0中时,相对于外磁场,可以有(2I+1)种取向: 氢核(I=1/2),两种取向(两个能级): a.与外磁场平行,能量低,磁量子数m=+1/2; b.与外磁场相反,能量高,磁量子数m=-1/2;

正向排列的核能量较低,逆向排列的核能量较高。两种进动取向不同的氢核之间的能级差:△E= μH0(μ磁矩,H0外磁场强度)。一个核要从低能态跃迁到高能态,必须吸收△E的能量。让处于外磁场中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射,当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时,处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态。这种现象称为核磁共振,简称NMR。三、实验仪器 400MHz超导傅里叶变换核磁共振波谱仪 (仪器型号:AVANCE III 400) 四、仪器构造、组成 1)操作控制台:计算机主机、显示器、键盘和BSMS键盘。 计算机主机运行Topspin程序,负责所有的数据分析和存储。BSMS键盘可以让用户控制锁场和匀场系统及一些基本操作。 2)机柜:AQS(采样控制系统)、BSMS(灵巧磁体系统),VTU(控温单元)、 各种功放。 AQS各个单元分别负责发射激发样品的射频脉冲,并接收,放大,数字化样品放射出的NMR信号。AQS完全控制谱仪的操作,这样可以保证操作不间断从而保证采样的真实完整。BSMS:这个系统可以通过BSMS键盘或者软件进行控制,负责操作锁场和匀场系统以及样品的升降、旋转。3)磁体系统:自动进样器、匀场系统、前置放大器(HPPR)、探头。 本仪器所配置的自动进样器可放置60个样品。磁体产生NMR跃迁所需的

磁滞回线和基本磁化曲线【实验原理】铁材料的磁滞现象: 铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间的关系的特征。将一块未被磁化的铁磁材料放在磁场中进行磁化.当磁场强度H由零增加时,磁感应强度B由零开始增加。H继续增加,B增加缓慢,这个过程的B -H 曲线称为起始磁化曲线,如图l 中的oa 段所示。当磁场强度H减小,B也跟着减小,但不按起始磁化曲线原路返回,而是沿另一条曲线(图1中)ab 段下降,当H 返回到零时,B不为零,而保留一定的值Br,即铁磁材料仍处于磁化状态,通常Br称为磁材料的剩磁。将磁化场反向,使磁场强度负向增加,当H达到某一值材料中的磁感应强度才为零,这个磁场强度Hc 继续增加反向磁场强度,磁感应强度B反向增加。如图1中cd 段所示。Hc时,铁磁称为磁材料的矫顽力。增加到Hm时,其过程与磁场强度从Hm减小到-Hm 过程类似。这样形成一个闭合的磁滞回线。逐渐增加H从值,可以得到一系列的逐渐增大的磁滞回线,如图 2 所示。把原点与每个磁滞回线的顶端基本磁化曲线。如图1中oa 段所示。当Hm增加到一定程度时,磁滞回线两端较平,即H增加,B增加很小,在此时附近铁磁材料处于饱和状态。。基本磁化曲线上的点与原点连线

的斜率称为磁导率。 在给定磁场强度条件下表征单位H 所激励出的磁感应强度B ,直接表示材料磁化性能强弱。从磁化曲线上可以看出磁导率并不是常数。当铁磁材料处于磁饱和状态时,磁导率减小较快。曲线起始点对应的磁导率称为初始磁导率。磁导率的最大值称为最大磁导率。这两者反映 2 、示波器显示样品磁滞回线的实验原理及电路2 、示波器显示样品磁滞回线的实验原理及电路 曲线的特点。如图3所示。只要设法使示波器X 轴输入正比于被测样品中的H,使Y 轴输入正比于样品的B , 保持H和B为样品中的原有关系就可在示波器荧光屏上如实地显示出样品的磁滞回线。怎样才能使示波器的X轴输入正比于H , Y轴输入正比于B 呢?图4为测试磁滞回线的原理图。L为被测样品的平均长度 (虚细框), R1,R分别为原,副边匝数, 故只要将U1和UC分别接到示波器的X 轴与Y轴输入,则在荧光屏上扫描出来的图形就能如实地反映被测样品的磁滞回线。依次改变U1 各条磁滞回线顶点的连线便是基本磁化曲线。本实验的任 务之一是定出各顶点所代表的U1和UC的值(即H和B的值),画出基本磁化曲线

图1 起始磁化曲线和磁滞回线 用示波器观察铁磁材料动态磁滞回线 【摘要】铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类,铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线,反映该材料的重要特性。软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯。磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线。矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r P 等参数均可以从磁滞回线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据。 【关键词】磁滞回线 示波器 电容 电阻 Bm Hm Br H 【引言】铁磁物质的磁滞回线能够反映该物质的很多重要性质。本实验主要运用示波器的X 输入端和Y 输入端在屏幕上显示的图形以及相关 数据,来分析形象磁滞回线的一些因素,并根据 数据的处理得出动态磁滞回线的大致图线。 【实验目的】 1. 认识铁磁物质的磁化规律,比较两种典 型的铁磁物质的动态磁化特性。 2. 测定样品的H D 、B r 、B S 和(H m ·B m )等参 数。 3. 测绘样品的磁滞回线,估算其磁滞损耗。 【实验仪器】 电阻箱(两个),电容(3-5微法),数字万用表,示波器,交流电源,互感器。 【实验原理】 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材 料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物 (铁氧体)均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化,故磁导率μ很高。另一特征是磁滞,即磁化场作用停止后,铁磁质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B 与磁化场强度H 之间的关系曲线。 图中的原点O 表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B =H =O ,当磁场H 从零开始增加时,磁感应强度B 随之缓慢上升,如线段oa 所示,继之B 随H 迅速增长,如ab 所示,其后B 的增长又趋缓慢,并当H 增至H S 时,B 到达饱和值B S ,oabs 称为起始磁化曲线。图1表明,当磁场从H S 逐渐减小至零,磁感应强度B 并不沿起始磁化曲线恢复到“O ”点,而是沿另一条新的曲线SR 下降,比较线段OS 和SR 可知,H 减小B 相应也减小,但B 的变化滞后于H 的变化,这现象称为磁滞,磁滞的明显特征是当H =O 时,B 不为零,而保留剩磁Br 。 当磁场反向从O 逐渐变至-H D 时,磁感应强度B 消失,说明要消除剩磁,必须施加反向磁场,H D 称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,线段RD 称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S →O →H D →-H S →O →H D ′→H S 次序变化,相应的磁感应强度B 则沿闭合曲线S S RD 'S D R ''变化,这闭合曲线称为磁滞回线。所以,当铁磁材料处于交变磁场中时(如变压器中的铁心),将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量,并以热的形式从铁磁材料中释放,这种损耗称为磁滞损耗,可以证明,磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。

近代物理实验报告 顺磁共振实验 学院 班级 姓名 学号 时间 2014年5月10日

顺磁共振实验 实验报告 【摘要】 电子顺磁共振又称电子自旋共振。由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中,因此被称为电子顺磁共振;因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。简称“EPR ”或“ESR ”。由于电子的磁矩比核磁矩大得多,在同样的磁场下,电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象,本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。 【关键词】 顺磁共振,自旋g 因子,检波 【引言】 顺磁共振(EPR )又称为电子自旋共振(ESR ),这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。电子自旋共振即为处于恒定磁场中的电子自旋在射频场或微波场作用下的磁能级间的共振跃迁现象。顺磁共振技术得到迅速发展后广泛的应用于物理、化学、生物及医学等领域。电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的灵敏度和分辨率,能深入物质内部进行超低含量分析,但并不破坏样品的结构,对化学反应无干扰等优点,对研究材料的各种反应过程中的结构和演变,以及材料的性能具有重要的意义。研究了解电子自旋共振现象,测量有机自由基DPPH 的g 因子值,了解和掌握微波器件在电子自由共振中的应用,从矩形谐振长度的变化,进一步理解谐振腔的驻波。 【正文】 一、实验原理 (1)电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩 原子中的电子由于轨道运动,具有轨道磁矩,其数值为: 2l l e e P m μ=- ,负号表示方向同l P 相反。在量子力学中(1)l P l l =+,因而 (1)(1)2l B e e l l l l m μμ=+=+,其中2B e e m μ=称为玻尔磁子。电子除了轨道运动外

铁的比色测定 一.实验目的 1. 学会吸收曲线及标准曲线的绘制,了解分光光度法的基本原理; 2. 掌握用邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理; 3. 学会722型分光光度计的正确使用,了解其工作原理; 4. 学会数据处理的基本方法; 5. 掌握比色皿的正确使用。 二.实验原理 根据朗伯—比耳定律:A = εbc ,当入射光波长λ及光程b 一定时,在一定浓度范围内,有色物质的吸光度A 与该物质的浓度c 成正比。只要绘出以吸光度A 为纵坐标,浓度c 为横坐标的标准曲线,测出试液的吸光度,就可以由标准曲线查得对应的浓度值,即未知样的含量。同时,还可应用相关的回归分析软件,将数据输入计算机,得到相应的分析结果。 用分光光度法测定试样中的微量铁,可选用的显色剂有邻二氮菲(又称邻菲啰啉)及其衍生物、磺基水杨酸、硫氰酸盐等。而目前一般采用邻二氮菲法,该法具有高灵敏度、高选择性,且稳定性好,干扰易消除等优点。 在pH=2~9的溶液中,Fe 2+与邻二氮菲(phen)生成稳定的桔红色配合物Fe(phen)32+, 此配合物的lg K 稳 = 21.3, 摩尔吸光系数ε510 = 1.1×104 L·mol –1·cm –1,而Fe 3+能与邻二氮菲生成3∶1配合物,呈淡蓝色,lgK 稳 = 14.1。 所以在加入显色剂之前,应用盐酸羟胺(NH 2OH·HCl)将Fe 3+还原为Fe 2+,其反应式如下: 2Fe 3+ + 2NH 2OH·HCl → 2Fe 2+ + N 2 + H 2O + 4H + + 2Cl – 测定时控制溶液的酸度为pH≈5较为适宜。 三.仪器与试剂 仪器:722型分光光度计、容量瓶(100 mL ,50 mL)、吸量管 试剂:硫酸铁铵NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O(s)(A.R.)、硫酸(3 mol·L –1)、盐酸羟胺(10%)、NaAc(1 mol·L –1)、邻二氮菲(0.15%)。 四.实验步骤 1. 吸收曲线的制作 用吸量管移取1.000 × 10–3 mol·L –1铁的标准溶液10.00 mL 于50 mL 容量瓶中,用吸量管依次加入10%的盐酸羟胺溶液1 mL ,摇匀,加0.15%邻二氮菲溶液2 mL ,1 mol·L –1 NaAc 2+N N 3Fe 2++

1、前言和实验目的 核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中磁能级之间发生共振跃迁的现象。本实验的样品在外磁场中,外磁场使样品核能级因核自旋不同的取向而分裂,在数千高斯外磁场下核能级的裂距一般在射频波段,样品在射频电磁波作用下,粒子吸收电磁波的能量,从而产生核能级的跃迁。1932年发现中子后,才认识到核自旋是质子自旋和中子自旋之和,质子和中子都是自旋角动量为2 的费米子,只有质子数和中子数两者或其一为奇数时,核才有非零的核磁矩,正是这种磁性核才能产生核磁共振。 核磁共振信号可提供物质结构的丰富信息,如谱线的宽度、形状、面积、谱线在频率或磁场刻度上的准确位置、谱线的精细结构、超精细结构、弛豫时间等,加之是对样品的无损测量,广泛的应用于分子结构的确定、液相和固相的动力学研究、医用诊断、固体物理学、分析化学、分子生物学等领域,是确定物质结构、组成和性质的重要实验方法。核磁共振还是磁场测量和校准磁强计的标准方法之一,其不确定度可达001.0±%。 实验目的: (1)掌握核磁共振的实验原理和方法 (2)用核磁共振方法校准外磁场B ,测量氟核的F g 因子以及横向驰豫时间2T 2、实验原理 如原子处在磁场中会发生能级分裂一样,许多原子核处在磁场中也会发生能级的分裂,因为 原子核也存在自旋现象。质子和中子都是自旋角动量等于2 的费米子,当质子数和中子数都为偶数时原子核的磁矩为0,当其一为奇数时原子核磁矩为半整数,当两个都为奇数时核磁矩为整数。只有具有核磁矩的原子核才有核磁共振现象。 我们知道在微观世界里物理量都只能取分立的值,即都是量子化的。原子核的角动量也只能取分立的值 )1(+= I I p ,I 为自旋量子数,取分立的值。对于本实验用到的H 1和F 19,自旋量 子数I 都为1/2。沿z 方向的角动量为 m p z =,在这里m 只能取1/2或-1/2。而自旋角动量不为0的核具有核磁矩p m e g p 2F =,考虑沿z 轴方向则有N z p Z mgF p m e G F ==2,其中以 γ== p z m e F 2为原子核磁矩的基本单位,p m e 2=γ。 在没有磁场作用时,原子核的能量时一样的,但处于磁场中则会发生能级分裂, B m γ-B -F B F E Z =?=?-=,本实验中1=?m ,故有B E γ=?。外加一射频场,当满足一定 的条件时就会发生共振吸收,条件为πγγυ2hB B E h = =?= ,从而有共振频率B π γ υ2= 。通过

实验一邻二氮菲分光光度法测定微量铁 实验目的和要求 1.掌握紫外可见分光光度计的基本操作; 2.掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的原理和方法; 3.掌握吸收曲线绘制及最大吸收波长选择; 4.掌握标准曲线绘制及应用。 实验原理 邻二氮菲(1,10—邻二氮杂菲)是一种有机配位剂,可与Fe2+形成红色配位离子: Fe2++3 N N N N 3 Fe 2+ 在pH=3~9范围内,该反应能够迅速完成,生成的红色配位离子在510nm波长附近有一吸收峰,摩尔吸收系数为1.1×10-4,反应十分灵敏,Fe2+ 浓度与吸光度符合光吸收定律,适合于微量铁的测定。 实验中,老师我们又见面了采用pH=4.5~5的缓冲溶液保持标准系列溶液及样品溶液的酸度;采用盐酸羟胺还原标准储备液及样品溶液中的Fe3+并防止测定过程中Fe2+被空气氧化。 实验仪器与试剂 1.752S型分光光度计 2.标准铁储备溶液(1.00×10-3mol/L) 3.邻二氮菲溶液(0.15%,新鲜配制) 4.盐酸羟胺溶液(10%,新鲜配制) 5.NaAC缓冲溶液 6.50ml容量瓶7个 7.1cm玻璃比色皿2个 8.铁样品溶液 实验步骤 1.标准系列溶液及样品溶液配制,按照下表配制铁标准系列溶液及样品溶液。

2.吸收曲线绘制用1cm比色皿,以1号溶液作为参比溶液,测定4号溶液在各个波长处的吸光度,绘制吸收曲线,并找出最大吸收波长。 3.标准曲线制作

在选定最大吸收波长处,用1cm 比色皿,以1号溶液作为参比溶液,分别测定2至7号溶液的吸光度,平行测定3次,计算吸光度平均值,绘制标准曲线。 实验数据处理 1、 样品中铁的计算 2.50 50.00 C C X ? =读取值 Cx=4.65×10-5 ×50.00/2.50=9.30×10-4 mol/L 2、 摩尔吸光系数计算 在标准曲线的直线部分选择量两点,读取对应的坐标值,计算邻二氮菲配位物在最大吸收波长出的摩尔吸光系数: 1 21 2c -c A A ε-= ε=(0.460-0.233)/(0.00006-0.00004)=2.00×10-5 7 样品溶液 4.65×10-5 mol/ml

磁滞回线的测量实验报 告 公司内部档案编码:[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-

石家庄铁道大学物理实验中心 第1页 共10页 实验名称: 用示波器观测铁磁材料的动态磁滞回线 姓 名 学 号 班 级 桌 号 教 室 基础教学楼1101 实验日期 2016年 月 日 节 一、实验目的: 1、掌握磁滞、磁滞回线、磁化曲线、基本磁化曲线、矫顽力、剩磁、和磁导率的的概念。 2、学会用示波法测绘基本磁化曲线和动态磁滞回线。 3、根据磁滞回线测定铁磁材料在某一频率下的饱和磁感应强度Bs 、剩磁Br 和矫顽力Hc 的数值。 4、研究磁滞回线形状与频率的关系;并比较不同材料磁滞回线形状。 二、实验仪器 1. 双踪示波器 2. DH4516C 型磁滞回线测量仪 评 分 此实验项目教材没有相应内容,请做实验前仔细阅读本实验报告!并携带计算器,否则实验无法按时完成!

图1 磁性材料的磁化曲线图2 磁滞回线和磁化曲 线 2、磁滞现象、剩磁、矫顽力、磁滞回线 当铁磁质磁化达到饱和后,如果使H逐步退到零,B也逐渐减小,但B 的减小“跟不上”H的减小(B滞后于H)。即:其轨迹并不沿原曲线SO, 而是沿另一曲线Sb下降。当H下降为零时,B不为零,而是等于B r ,说明铁磁物质中,当磁化场退为零后仍保留一定的磁性。这种现象叫磁滞现象, B r 叫剩磁。若要完全消除剩磁B r ,必须加反向磁场,当B=0时磁场的值H c 为铁磁质的矫顽力。 当反向磁场继续增加,铁磁质的磁化达到反向饱和。反向磁场减小到零,同样出现剩磁现象。不断地正向或反向缓慢改变磁场,磁化曲线成为一闭合曲线,这个闭合曲线称为磁滞回线,如图2所示。 3、基本磁化曲线 对于同一铁磁材料,设开始时呈去磁状态,依次选取磁化电流I 1 、 I 2、….I n ,则相应的磁场强度为H 1 、H 2 、….H 3 ,在每一磁化电流下反复交换 电流方向(称为磁锻炼),即在每一个选定的磁场值下,使其方向反复发生 几次变化(如H 1→- H 1 →H 1 →- H 1 ….),这样操作的结果,是在每一个电流

一、实验目的与实验仪器 1.实验目的 (1)了解核磁共振的基本原理; (2)学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g 的方法: (3)掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法,学会利用示波器观察共振吸收信号; (4)测量19F 的g N 因子。 2.实验仪器 NM-Ⅱ型核磁共振实验装置,水 样品和聚四氟乙烯样品。 探测装置的工作原理:图一中绕 在样品上的线圈是边限震荡器电路 的一部分,在非磁共振状态下它处在 边限震荡状态(即似振非振的状态), 并把电磁能加在样品上,方向与外磁 场垂直。当磁共振发生时,样品中的 粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化,振荡电路产生显著的振荡,在示波器上产生共振信号。 二、实验原理 (要求与提示:限400字以内,实验原理图须用手绘后贴图的方式) 原子核自旋角动量不能连续变化,只能取分立值即: P = 其中I 称为自旋量子数,I=0,1/2,1,3/2,2,5/2,…本实验涉及的质子和氟核 F 19 的自旋量子数I 都等于1/2。类似地原子核的自旋角动量在空间某一方向,例如z 方向的分量不能连续变化,只能取分立的数值 自旋角动量不为零的原子核具有与之相联系的核自旋磁矩, 其大小为: P 2M e g =μ 核磁共振 实验报告

其中e 为质子的电荷,M 为质子的质量,g 是一个由原子核结构决定的因子,对不同种类的原子核g 的数值不同,g 成为原子核的g 因子。由于核自旋角动量在任意给定的z 方向的投影只可能取(2I+1)个分立的数值,因此核磁矩在z 方向上的投影也只能取(2I+1)个分立的数值: 2M e g p 2M e g m z z ==μ 原子核的磁矩的单位为: 2M e N =μ 当不存在外磁场时,原子核的能量不会因处于不同的自旋状态而不同。通常把B 的方向规定为z 方向,由于外磁场B 与磁矩的相互作用能为: B B P B B E z z m γγμμ-=-=-=?-= 核磁矩在加入外场B 后,具有了一个正比于外场的频率。量子数m 取值不同,则核磁矩的能量也就不同。原来简并的同一能级分裂为(2I+1)个子能级。不同子能级的能量虽然不同,但相邻能级之间的能量间隔 却是一样的,即: B E γ=? 而且,对于质子而言,I=1/2,因此,m 只能取m=1/2和m= -1/2两个数值。简并能级在磁场中分开。其中的低能级状态,对应E 1=-mB ,与场方向一致的自旋,而高的状态对应于E 2=mB ,与场方向相反的自旋。当核自旋能级在外磁场B 作用下产生分裂以后,原子核在不同能级上的分布服从玻尔兹曼分布。 若在与B 垂直的方向上再施加一个高频电磁场(射频场),且射频场的频率满足一定条件时,会引起原子核在上下能级之间跃迁。这种现象称为共振跃迁(简称共振)。 发生共振时射频场需要满足的条件称为共振条件: B π γν2= 如果用圆频率ω=2πν 表示,共振条件可写成:B γω=

浙江海洋学院 环境监测实验报告 实验名称:水样中铬的测定 指导教师: 专业: 班级: 学生姓名: 同组者姓名: 实验日期: 气压: 温度: 1 实验目的 (1)了解测定铬的意义。 (2)掌握分光光度法测定铬的基本原理和方法。 铬存在于电镀、冶炼、制革、纺织、制药等工业废水污染的水体中。富铬地区地表水径流中也含铬,自然中的铬常以元素或三价状态存在,水中的铬有三价、六价两种价态。 三价铬和六价铬对人体健康都有害。一般认为,六价铬的毒性强,更易为人体吸收而且可在体内蓄积,饮用含六价铬的水可引起内部组织的损坏;铬累积于鱼体内,也可使水生生物致死,抑制水体的自净作用;用含铬的水灌溉农作物,铬可富积于果实中。 铬的测定可采用比色法、原子吸收分光光度法和容量法。当使用二苯碳酰二肼比色法测定铬时,可直接比色测定六价铬,如果先将三价铬氧化成六价铬后再测定就可以测得水中的总铬。水样中铬含量较高时,可使用硫酸亚铁铵容量法测

定其含量。受轻度污染的地面水中的六价铬,可直接用比色法测定,污水和含有机物的水样可使用氧化—比色法测定总铬含量。 2、水样六价铬的测定和标线制作 原理:在酸性溶液中六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色产物,可用目视比色或分光光度法测定。本方法的最低检出质量浓度为0.004mg/L铬。测定上限为0.2mg/L铬。 仪器、耗材:(1)分光光度计;(2)25mL比色管等。 试剂:(1)二苯碳酰二肼溶液溶解0.20g二苯碳酰二肼于100mL的95%的乙醇中,一面搅拌,一面加入400mL(1+9)硫酸,存放于冰箱中,可用1个月。(2)(1+9)硫酸。(3)铬标准贮备液溶解141.4mg预先在105~110℃烘干的重铬酸钾于水中,转入1000mL容量瓶中,加水稀释至标线,此液每毫升含50.0μg 六价铬。(4)铬标准溶液吸取1.00mL贮备液至50mL比色管中,加水稀释到标线。此液每毫升含1.00μg六价铬,临用配制。 步骤: (1)吸取5.00mL水样,用蒸馏水稀释至25.00mL,如果水样浑浊可过滤后测定。 (2)依次取铬标准溶液0mL、0.25mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、 3.50mL、5.00mL,至25mL比色管中,加水至标线。 (3)向水样管及标准管中各加1.25mL二苯碳酰二肼溶液,混匀,放置10min,540nm波长、3cm比色皿以试剂空白为参比,测定吸光度。 计算 ρ(Cr6+)=测得铬量(μg)/水样体积(mL) 3、总铬的测定 原理:水样中的三价铬用高锰酸钾氧化成为六价,过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解;过剩的亚硝酸钠为尿素所分解,得到的清液用二苯碳酰二肼显色,测定总铬含量。

一、实验背景 早在1935年,著名苏联物理学家兰道(Lev Davydovich Landau 1908—1968)等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性.经过十几年,在超高频技术发展起来后,才观察到铁磁共振吸收现象,后来波耳得(Polder )和侯根(Hogan )在深入研究铁磁体的共振吸收和旋磁性的基础上,发明了铁氧体的微波线性器件,使得铁磁共振技术进入了一个新的阶段.自20世纪40年代发展起来后,铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振等一样,成为研究物质宏观性能和用以分析其微观结构的有效手段. 微波铁磁共振现象是指铁磁介质处在频率为?0的微波电磁场中,当改变外加恒定磁场H 的大小时,发生的共振吸收现象.通过铁磁共振实验,我们可以测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、饱和磁化强度、居里点等重要参数.该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方面有着重要的应用价值. 二、实验目的 1.了解微波谐振腔的工作原理,学习微波装置调整技术. 2.掌握铁磁共振的基本原理,观察铁磁共振现象. 3.测量微波铁氧体的共振磁场B ,计算g 因子. 三、实验原理 1.磁共振 自旋不为零的粒子,如电子和质子,具有自旋磁矩.如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中,粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂,分裂后两能级间的能量差为: 02B h E πγ=? (1) (其中,γ为旋磁比,h 为普朗克常数,0B 为稳恒外磁场). 又有e m e g 2=γ,故0022B g B h m e g E B e μπ =?=?.(其中,g 即为要求的朗德g 因子,其值约为2.πμe B m eh 4=为玻尔磁子, 其值为1241074.29--??T J ) 若此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场,该电磁场的能量为

邻二氮菲分光光度法测定微量铁 一、实验目的 ⒈学习确定实验条件的方法,掌握邻二氮菲分光光度法测定微量铁的方法原理; ⒉掌握721型分光光度计的使用方法,并了解此仪器的主要构造。 二、实验原理 ⒈确定适宜的条件的原因:在可见光分光光度法的测定中,通常是将被测物与显色剂反应,使之生成有色物质,然后测其吸光度,进而求得被测物质的含量。因此,显色条件的完全程度和吸光度的测量条件都会影响到测量结果的准确性。为了使测定有较高的灵敏度和准确性,必须选择适宜的显色反应条件和仪器测量条件。通常所研究的显色反应条件有显色温度和时间,显色剂用量,显色液酸度,干扰物质的影响因素及消除等,但主要是测量波长和参比溶液的选择。对显色剂用量和测量波长的选择是该实验的内容。 ⒉如何确定适宜的条件:条件试验的一般步骤为改变其中一个因素,暂时固定其他因素,显色后测量相应溶液吸光度,通过吸光度与变化因素的曲线来确定适宜的条件。 ⒊本试验测定工业盐酸中铁含量的原理:根据朗伯-比耳定律:A=εbc。当入射光波长λ及光程b一定时,在一定浓度范围内,有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。只要绘出以吸光度A为纵坐标,浓度c为横坐标的标准曲线,测出试液的吸光度,就可以由标准曲线查得对应的浓度值,即工业盐酸中铁的含量。 ⒋邻二氮菲法的优点:用分光光度法测定试样中的微量铁,目前一般采用邻二氮菲法,该法具有高灵敏度、高选择性,且稳定性好,干扰易消除等优点。 ⒌邻二氮菲法简介:邻二氮菲为显色剂,选择测定微量铁的适宜条件和测量条件,并用于工业盐酸中铁的测定。 ⒍邻二氮菲可测定试样中铁的总量的条件和依据:邻二氮菲亦称邻菲咯啉(简写phen),是光度法测定铁的优良试剂。在pH=2~9的范围内,邻二氮菲与二价铁生成稳定的桔红色配合物((Fe(phen)3)2+)。

实验名称:软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线的测量 铁磁材料按特性分硬磁和软磁两大类.软磁材料的矫顽力H c 小于100A/m ,常用做电机、电力变压器的铁芯和电子仪器中各种频率小型变压器的铁芯.磁化曲线和磁滞回线是反映铁磁材料磁性的重要特征曲线.矫顽力和饱和磁感应强度B s 、剩磁B r .磁滞损耗P 等参数均可以从磁滞回线和磁化曲线上获得.这些参数是铁磁材料研制、生产、应用是的重要依据. 铁磁材料磁化时,其磁感强度随磁场强度的变化非常复杂.有如下特点: 1.一块从未被磁化的软磁材料磁化时,当H 由0开始逐渐增加至某最大值H m ,B 也由0开始逐渐增加,由此画出的B -H 曲线o -a 称起始磁化曲线,如图1所示. 起始磁化曲线大致分为三个阶段,第一阶段曲线平缓,第二阶段曲线很陡,第三阶段曲线又变得平缓.最后B 趋于不变,这种现象称为饱和.饱和时的磁感强度称为饱和磁感强度,记做B s . 2.磁化过程中材料内部发生的过程是不可逆的,当磁场由饱和时的H m 减小至0,B 并非沿原来的磁化曲线返回,而是滞后于H 的变化.当H =0时,B =B r ,称为剩余磁感应强度.要想使B 为0,就必须施加一反向磁场-H c .H c 称为矫顽力. 继续加大反向磁场至-H m ,曲线到达a ',磁感应强度变为-B s .磁场再由-H m 变至H m ,曲线又回到a ,形成一条闭合曲线,叫磁滞回线. 3.如果初始磁化磁场由0开始增加至一小于H m 的值H 1,然后磁场在- H 1与H 1之间变化,也可以得到一条磁滞回线.但这条曲线不是饱和 的.逐渐增加磁场至H 2,H 3,H 4,…(H 2

铁磁材料的滞回线和基本磁化曲线实验报告记录

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南昌大学物理实验报告课程名称:普通物理实验(2) 实验名称:铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线学院:专业班级: 学生姓名:学号: 实验地点:座位号: 实验时间:

一、实验目的: 1、掌握用磁滞回线测试仪测绘磁滞回线的方法。 2、了解铁磁材料的磁化规律,用示波器法观察磁滞回线比较两种典型铁磁物质的动态磁化特性。 3、测定样品的磁化特性曲线(B-H曲线),并作μ-H曲线。 4、测绘样品在给定条件下的磁滞回线,估算其磁滞损耗以及相关H C、B R、 B M、H、B的等参量。 二、实验仪器: TH—MHC型智能磁滞回线测试仪、示波器。 三、实验原理: 1.铁磁材料的磁滞特性 铁磁物质是一种性能特异,用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物(铁氧体)均属铁磁物质。其特性是在外磁场作用下能被强烈磁化,即磁导率μ很高。另一特征是磁滞,铁磁材料的磁滞现象是反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间关系的特性。即磁场作用停止后,铁磁物质仍保留磁化状态,图1为铁磁物质的磁感应强度B与磁场强度H之间的关系曲线。 图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态,即B=H=O,当磁场强度H从零开始增加时,磁感应强度B随之从零缓慢上升,如曲线Oa,继之B随H迅速增长,如曲线ab所示,其后B的增长又趋缓慢,并当H增至H S时,B达到饱和值B S这个过程的OabS曲线称为起始磁化曲线。如果在达到饱和状态之后使磁场强度H减小,这时磁感应强度B的值也要减小。图1表明,当磁场从H S逐渐减小至零,磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点,而是沿另一条新的曲线SR下降,对应的B值比原先的值大,说明铁磁材料的磁化过程是不可逆的过程。比较线段OS和SR可知,H减小B相应也减小,但B的变化滞后于H的变化,这种现象称为磁滞。磁滞的明显特征是当H=O时,磁感应强度B值并不等于0,而是保留一定大小的剩磁Br。 当磁场反向从0逐渐变至-H D,磁感应强度B消失,说明要消除剩磁,可以施加反向磁场。H D称为矫顽力,它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力,曲线RD称为退磁曲线。 图1还表明,当磁场按H S→O→H C→?H S→O→H D′→H S次序变化,相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS′R′D′S变化,可以看出磁感应强度B值的变化总是滞后于磁场强度H的变化,这条闭合曲线称为磁滞回线。当铁磁材料

铁磁共振 摘 要 本实验观察了速调管的振荡模式,谐振腔的谐振曲线,单晶样品的共振曲线,用逐点法测量了多晶样品的共振曲线.实验测得谐振腔的有效品质因数为861.24,测得单晶样品共振线宽H D =224.5A/m,旋磁比g =11 2.1810′Hz·m/A,朗德因子g=2.4,弛豫时间t =7 2.1410 -′s.测得多晶样品H D =31847.5A/m,g =11 2.3610′Hz· m/A,g=2.6,t =10 2.110 -′s . 关键词 铁磁共振,共振曲线,谐振曲线,品质因数,微波 一、引言 共振是自然界中普遍存在的一种客观现象.共振技术被广泛应用于机械、化学、力学、电磁学、光学、原子与分子物理学、工程技术等几乎所有的科技领域.磁共振是发生在既有角动量又有磁矩的系统在磁场作用下形成的塞曼能级间的共振感应跃迁,它不但具有共振的共性,还有其自身的特点.在目前可得到的磁感应强度的条件下,磁共振所涉及的共振频率通常处于射频和微波频段. 铁磁共振是于20世纪40年代发展起来的一种研究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段,是指铁磁体材料在受到相互垂直的稳恒磁场和交变磁场的共同作用时发生的共振现象.利用铁磁共振现象可以测量体磁体材料的g 因子、共振线宽、弛豫时间等性质.该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方面有着重要的应用价值.通过本实验,熟悉微波传输中常用的元件及其作用,掌握传输式谐振腔的工作特性,了解谐振腔观察铁磁共振的基本原理和实验条件. 二、实验原理 1、铁磁共振 当铁磁体材料同时受到两个相互垂直的磁场,即恒定磁场0H 和微波交变磁场h ,在0H 的作用下,铁磁体的磁化强度将围绕0H 进动,进动频率为: 00H w g = (1)

铁的比色测定实验报告 一、目的要求 1.了解仪器分析。 2.学习比色法用比色法测定绘制标准曲线、测定试样浓度的方法。 3.了解分光光度仪的性能、结构及使用方法。 二、实验原理 仪器分析:英文:instrument analysis,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。仪器分析与化学分析(chemical analysis)是分析化学(analytical chemistry)的两个分析方法 仪器分析的主要特点: 灵敏度高: 大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如,原子吸收分光光度法测定某些元素的绝对灵敏度可达10-14g。电子光谱甚至可达10-18g,相对灵敏度可在ng-1乃至更小 取样量少:化学分析法需用10-1~10-4g;仪器分析试样常在10-2~10-9g。

在低浓度下 的分析准确度较高:含量在10-5%~10-9%范围内的杂质测定,相对误差低达1%~ 10%。 快速 例如,发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个元素,灵敏 度可达ng-1级。 可进行无损 分析有时可在不破坏试样的情况下进行测定,适于考古、文物等特殊领域的分析。有的方法还能进行表面或微区(直径为?级)分析,或 试样可回收 能进行多信 息或特殊功能的分析有时可同时作定性、定量分析,有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分析法还可作痕量杂质分析 专一性强 例如,用单晶X衍射仪可专测晶体结构;用离子选择性电极可测指 定离子的浓度等 比色法是根据朗伯—比尔定律发明的,朗伯比尔定律告诉我们,溶液的吸光度和溶液的厚度以及溶液的浓度乘积成正比,如果控制溶液的厚度相同,吸光度

近代物理实验报告

2019/8/9 18:29:00近代物理实验报告2 实验名称:铁磁共振 指导教师:鲍德松 专业:物理 班级:求是物理班1401 姓名:朱劲翔 学号:3140105747 实验日期:2016.10.19

实验目的: 1. 初步掌握用微波谐振腔方法观察铁磁共振现象。 2.掌握铁磁共振的基本原理和实验方法。 3.测量铁氧体材料的共振磁场r B ,共振线宽B ?,旋磁比γ以及g 因子和弛豫时间 τ。 实验原理: 根据磁学理论可知,物质的铁磁性主要来源于原子或离子的未满壳层中存在的非成对电子自旋磁矩。一块宏观的铁磁体包含有许多磁畴区域,在每一个区域中,自旋磁矩在交换作用的耦合下彼此平行排列,产生自发磁化,但各个磁畴之间的取向并不完全一致,只有在外磁场的作用下,铁磁体内部的所有自旋磁矩才保持同一方向,并围绕 着外磁场方向作进动。当铁磁物质同时受到两个相互垂直的磁场即恒磁场0B ρ 和微波磁 场1B ρ的作用后,磁矩的进动情况将发生重要的变化。一方面,恒磁场0B ρ 使铁磁场物质 被磁化到饱和状态,当磁矩M ρ 原来平衡方向与0B ρ有夹角θ时,0B ρ使磁矩绕它的方向作进动,频率为h B g B H μν=;另一方面,微波磁场1B ρ强迫进动的磁矩M ρ随着1B ρ的作用

而改变进动状态,M ρ 的进动频率再不是H ν了,而是以某一频率绕着恒磁场0B ρ作进动,同时由于进动过程中,磁矩受到阻尼作用,进动振幅逐渐衰减,如图(8—1)所示,微波磁场对进动的磁矩起到不断的补充能量的作用。当维持微波磁场作用时,且微波 频率ν=H ν时,耦合到M ρ的能量刚好与M ρ 进动时受到阻尼消耗的能量平衡时,磁矩就维持稳定的进动,如图(8—2)所示。铁磁共振的原理图如图(8—3)所示。 在恒磁场0B ρ(即0H ρ )和微波磁场1B ρ(即h ρ)的作用下,其进动方程可写为: dt M d ρ = -γ(M ρ×H ρ)+ T ρ (8-1) 上式中e m e g 2=γ为旋磁比,g 为朗德因子,B ρ(即H ρ)为恒磁场0B ρ(即0H ρ)和微波 磁场1B ρ(即h ρ)合成的总磁场,T ρ 为阻尼力矩,此系统从微波磁场1B ρ中所吸收的全部 能量,恰好补充铁磁样品通过某机制所损耗的能量。阻尼的大小还意味着进动角度θ减少的快慢,θ减少得快,趋于平衡态的时间就短,反之亦然。因此这种阻尼可用弛豫时间τ来表示,τ的定义是进动振幅减小到原来最大振幅的e 1所需要的时间。 图(8—1)进动振幅逐渐衰减 图(8—2)微波磁场作用抵消阻尼,趋于平衡

铁的比色测定实验报告 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-

铁的比色测定实验报告 一、目的要求 1.了解仪器分析。 2.学习比色法用比色法测定绘制标准曲线、测定试样浓度的方法。 3.了解分光光度仪的性能、结构及使用方法。 二、实验原理 仪器分析:英文:instrument analysis,仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备,通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及化学结构等信息的一类方法。仪器分析与化学分析(chemical analysis)是分析化学(analytical chemistry)的两个分析方法 仪器分析的主要特点: 灵敏度高: 大多数仪器分析法适用于微量、痕量分析。例如,原子吸收分光光度法测定某些元素的绝对灵敏度可达10-14g。电子光谱甚至可达10-18g,相对灵敏度可在ng-1乃至更小 取样量少:化学分析法需用10-1~10-4g;仪器分析试样常在10-2~10-9g。

在低浓度下 的分析准确度较高:含量在10-5%~10-9%范围内的杂质测定,相对误差低达1%~ 10%。 快速 例如,发射光谱分析法在1min内可同时测定水中48个元素,灵敏 度可达ng-1级。 可进行无损 分析有时可在不破坏试样的情况下进行测定,适于考古、文物等特殊领域的分析。有的方法还能进行表面或微区(直径为级)分析,或试 样可回收 能进行多信 息或特殊功能的分析有时可同时作定性、定量分析,有时可同时测定材料的组分比和原子的价态。放射性分析法还可作痕量杂质分析 专一性强 例如,用单晶X衍射仪可专测晶体结构;用离子选择性电极可测指 定离子的浓度等 比色法是根据朗伯—比尔定律发明的,朗伯比尔定律告诉我们,溶液的吸光度和溶液的厚度以及溶液的浓度乘积成正比,如果控制溶液的厚度相同,吸光度

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