費利克斯·布洛赫(瑞士物理學(xué)家,發(fā)展核磁精密測量的新方法及其有關(guān)的發(fā)現)
費利克斯·布洛赫(德語(yǔ):Felix Bloch,1905年10月23日-1983年9月10日),瑞士物理學(xué)家。與愛(ài)德華·珀塞爾(Edward Mills Purcell, 1912-1997年)合作,因為發(fā)展核磁精密測量的新方法及其有關(guān)的發(fā)現,共同分享了1952年的諾貝爾物理學(xué)獎。
個(gè)人簡(jiǎn)介
原子是由電子和原子核組成的。原子核帶正電,它們可以在磁場(chǎng)中旋轉。磁場(chǎng)的強度和方向決定原子核旋轉的頻率和方向。在磁場(chǎng)中旋轉的原子核有一個(gè)特點(diǎn),即可以吸收頻率與其旋轉頻率相同的電磁波,使原子核的能量增加,當原子核恢復原狀時(shí),就會(huì )把多余的能量以電磁波的形式釋放出來(lái)。這一現象如同拉小提琴時(shí)琴弓與琴弦的共振一樣,因而被稱(chēng)為核磁共振。1946年美國科學(xué)家費利克斯·布洛赫和愛(ài)德華·珀塞爾首先發(fā)現了核磁共振現象,他們因此獲得了1952年的諾貝爾物理學(xué)獎。
理論觀(guān)點(diǎn)
珀塞爾認為,氫原子中的質(zhì)子和電子,由于有自旋,其行為就象磁鐵。在吸收或發(fā)射一定的能量時(shí),這兩個(gè)小磁體只能向某一確定的方向變化。為了測量這些能量的轉移,珀塞爾將原子置于高頻線(xiàn)圈的中心,再將這一線(xiàn)圈置于一個(gè)磁鐵的強磁場(chǎng)中,這樣,強磁場(chǎng)使微小的核磁體整齊排列,然后,珀塞爾通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波的作用改變它們的方向,使原子核隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)電波按節奏“跳舞”。通過(guò)記錄允許原子吸收能量的無(wú)線(xiàn)電波的頻率,就找到了使原子核重新排列所需的能量,因此也就找到了核的磁矩。
布洛赫也獨立地觀(guān)察并測量了核磁共振。1946年,布洛赫提出了他的高精度測量核磁矩的方法:“核感應”方法,其數學(xué)公式被稱(chēng)為“布洛赫方程”。布洛赫設想,在共振條件下,原子核的總磁矩與交變磁場(chǎng)成一有限的角度并繞恒定磁場(chǎng)作進(jìn)動(dòng)。他把觀(guān)察到的信號看作是感應電動(dòng)勢。這樣,原子核就變成了微型無(wú)線(xiàn)電發(fā)報機,而布洛赫收到了它發(fā)射的信號。由示波器屏幕上條紋的方向便可知道核的旋轉是順著(zhù)磁場(chǎng)方向還是逆著(zhù)磁場(chǎng)方向,進(jìn)而便可推算出核的磁矩。雖然珀塞爾和布洛赫的實(shí)驗方法不一樣,但是從物理意義上講,他們的想法是一致的。
核磁共振
核磁共振方法不僅在核物理研究中起著(zhù)重要作用,而且在科學(xué)技術(shù)上也有著(zhù)廣泛的應用。例如,核磁共振分析可以用來(lái)探測物質(zhì)的微觀(guān)結構和各種相互作用;核磁共振人體成像有望成為診斷疾病的有力工具。
布洛赫定理
布洛赫定理:由布洛赫在1928年研究晶態(tài)固體的導電性時(shí)首次提出。
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