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FD-CNMR-I型核磁共振实验仪实验指导书

一、概述

核磁共振，是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。

1945年12说，美国哈佛大学的珀塞尔等人，报道了他们在石蜡样品中观察到质子的

核磁共振吸收信号；1946年1月，美国斯坦福大学布洛赫等人，也报道了他们在水

样品中观察到质子的核感应信号。两个研究小组用了稍微不同的方法，几乎同时在

凝聚物质中发现了核磁共振。因此，布洛赫和珀塞尔荣获了1952年的诺贝尔物理学

奖。

以后，许多物理学家进入了这个领域，取得了丰硕的成果。目前，核磁共振已

经广泛地应用到许多科学领域，是物理、化学、生物和医学研究中的一项重要实验

技术。它是测定原子的阿核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法，也是精确测

量磁场的重要方法之一。

二、原理

下面我们以氢核为主要研究对象，以此来介绍核磁共振的基本原理和观测方法。

氢核虽然是最简单的原子核，但同时也是目前在核磁共振应用中最常见和最有用的

核。

（一）核磁共振的量子力学描述

1．单个核的磁共振





通常将原子核的总磁矩在其角动量P方向上的投影称为核磁矩，它们之间的

关系通常写成









P

或



e



（2－1）

gP

N2m

p

e



称为旋磁比；为电子电荷；

式中gem为质子质量；g为朗德因子。对

N2mpN

p

氢核来说，g5.5851。

N

按照量子力学，原子核角动量的大小由下式决定

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PI(I1)（2－2）

h13

，为普朗克常数。为核的自旋量子数，可以取,

式中hII0,,1,对氢核

222

1

来说，I。

2



把氢核放入外磁场中，可以取