Электронный парамагнитный резонанс

В результате эффекта Зеемана энергетические уровни атома с ненулевым магнитным моментом расщепляются при помещении его в магнитное поле с индукцией на 2J + 1 подуровня, энергетическое расстояние между которыми

(36.20)

Если на атом, находящийся в магнитном поле, воздействовать электромагнитной волной, частота которой удовлетворяет соотношению

(36.21)

то можно ожидать, что атом будет совершать переходы между соседними подуровнями (если переходы разрешены правилом отбора

Это явление впервые наблюдалось экспериментально Завойским в 1944 г. и было названо электронным парамагнитным резонансом (ЭПР). Название явления обусловлено тем, что наблюдается в результате перехода электронов между подуровнями, на которые в магнитном поле расщепляется энергетический уровень, наблюдается только для атомов парамагнитных веществ и носит резонансный характер, т.е. наблюдается на строго определенной частоте.

Частоты на которых наблюдается ЭПР имеют величину порядка нормального смещения т.е. соответствует радиоволнам сантиметрового диапазона.

Следует иметь в виду, что под воздействием волны атомы могут с равной вероятностью переходить как в более низкое, так и в более высокое энергетическое состояние. Соответственно волна может или усиливаться или ослабляться.

Если используемый парамагнетик находится в тепловом равновесии, то атомы распределены по подуровням в соответствии с распределением Больцмана.

(36.22)

Поэтому в этом случае переходы с поглощением энергии будут преобладать, и волна, проходя через парамагнетик, будет ослабляться. Поэтому зависимость интенсивности прошедшей волны от частоты генератора имеет вид, приближенно показанный на рисунке, т.е. волна на резонансной частоте ослабляется.

Вследствие взаимодействия между атомами (хаотические магнитные поля) явление наблюдается на строго определенной частоте, а в диапазоне частот.