3 (1188)

magnetyczny n) a polem magnetcznym. Energia togo oddziaływania wyraża się wzorem:

E = -[iz B    [7]

Uwzględniając dodatkowo wzory [6] i [7] stwierdza się, że energia jądra przyjmuje również dwie wartości:

E+ = - 1/2 y h B/2k — dla spinów zwróconych    [8]

zgodnie z polem,

E. = 1/2 y h B/2n — dla spinów zwróconych    [9]

przeciwnie do pola.

Zgodnie z termodynamiką stany o niższej energii (spiny zwrócone zgodnie z polem magnetycznym) są liczniej obsadzone niż stany o energii wyższej (spiny zwrócone przeciwnie do pola magnetycznego). W stanie równowagi termodynamicznej próbka uzyskuje więc pewne namagnesowanie w kierunku pola magnetycznego Mo, które jest równe wypadkowemu momentowi magnetycznemu próbki przypadającemu na jednostkę objętości (rys. 10.3}.

- jądra wodoru mające spiny zwrócone przeciwnie do pola magnetycznego.

E^1 E.	B - '	z			A
E.					/

- jądra wodoru mające spiny zwrócone zgodnie z polem magnetycznym.

Rys. 10.3. Równowagowe obsadzenie stanów energetycznych przez iudrn wodoru I namagnesowani* próbki (Mo),

10.2. PRECESJA JĄDRA ATOMOWEGO

Rozpatrując jądro atomowe, umieszczone w polu magnetycznym o indukcji B, dochodzimy — z punktu widzenia fizyki klasycznej — do wniosku, że zachowuje się ono podobnie jak wirujący bąk w polu grawitacyjnym, a mianowicie wykonuje ruch precesyjny wokół kierunku pola magnetycznego [rys. 10.4). Można pokazać, że częstotliwość precesji jąder, zwana częstotliwością Larmora, powinna równać się różnicy energii pomiędzy stanami energetycznymi E- i E+ podzielonej przez stalą Plancka h:

E. - E,

v - --- = y B/2x    [10]

Wartość częstości Larmora mieści się w zakresie krótkich fal radiowych (np. dla B = 1 T v = 42.6 MHz).

Ąb

Rys. 10.4. Dwie możliwe orientacje spinu Jądra wodoru w zewnętrznym polu magnetycznym o indukcji B. a — precesja spinu wokół kierunku pola magnetycznego, b — przedstawienie symboliczne.

b

10.3. MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY

Nupromlonlowujfic jądra znajdujące się w zownętrznym polu magnetycznym falą elektromagnetyczną można wywołać absorpcję tego promieniowania. Następuje to tylko w przypadku, gdy częstotliwość padającej fali elektromagnetycznej jest równa częstotliwości precesji spinów. Mówimy wtedy o jądrowym rezonansie magnetycznym. W opisie kwantowym rezonans ten

27P