Elektronens gyromagnetiska förhållande g är förhållandet mellan elektronens magnetiska dipolmoment och elektronens rörelsemängdsmoment (±h/4π). I ferromagnetiska material kan man bestämma g mekaniskt med Einstein-de Haas-effekten. Vi ska göra en bestämning helt med elektromagnetiska metoder via elektronspinnresonans (ESR).
Vi gör det genom att bestämma resonansen i ett magnetiskt fält. I ett fält B är den potentiella energin av en magnetisk dipol m lika med W = - m·B. När energi-skillnaden för spin-upp och spin-ner (S=±½) är lika med fotonenergi hf i ett strålningsfält, uppstår en resonans. g-faktor
Vi mäter ESR med en radiofrekvent spole, där kärnan består utav provet, i det här fallet den fria radikalen DPPH. Vid resonansen påverkas spolens självinduktion.
Denna uppställning befinner sig i ett yttre magnetfält som alstras av en ström genom två spolar. Deras inbördes avstånd är lika med radien. Detta är Helmholtz-geometrin, som ger ett optimalt homogent magnetfält kring provet.
Vi använder en prob-enhet av Leybold, som är en marginell oscillator. Vi använder inte Leybolds control unit, utan det blir något som liknar Fig. 15 i Pascos handledning, med vissa ändringar. Det är bättre att koppla Helmholtz-spolarna i serie, så att man säkert att det är samma ström genom båda. Vi kopplar också likström och växelström i serie, båda från Phywes aggregat. Vi kan också använda Phywes låda för fasförskjutning.
Förberedelseuppgift: Hur stort är magnetfältet vid provet vid en ström på 1 A? (Svar i tesla.)
Labb-uppgift: Mät fältstyrkan med en Hallprobe vid några strömstyrkor, och jämför.
Labb-uppgift: Undersök om jordens magnetfält påverkar dina mätv&ärden.