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. Spolarna har 250 lindningar var, och deras radie är 54 mm. Deras inbördes avstånd är lika med radien. Detta är Helmholtz-geometrin, som ger ett optimalt homogent magnetfält kring provet.
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 mätvärden.
PhyWe's manual är mest teoretisk. Här följer mer detaljerad information om hur man genomför mätningarna.