物理共振的原理是什么要详细点的

物理共振的原理是什么要详细点的,第1张

物体的固有频率相同时,产生共振

核磁共振的原理

核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动

根据量子力学原理,原子核与电子一样,也具有自旋角动量,其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定,实验结果显示,不同类型的原子核自旋量子数也不同:

质量数和质子数均为偶数的原子核,自旋量子数为0

质量数为奇数的原子核,自旋量子数为半整数

质量数为偶数,质子数为奇数的原子核,自旋量子数为整数

迄今为止,只有自旋量子数等于1/2的原子核,其核磁共振信号才能够被人们利用,经常为人们所利用的原子核有:1H、11B、13C、17O、19F、31P

由于原子核携带电荷,当原子核自旋时,会由自旋产生一个磁矩,这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同,大小与原子核的自旋角动量成正比将原子核置于外加磁场中,若原子核磁矩与外加磁场方向不同,则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转,这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动,称为进动进动具有能量也具有一定的频率

原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定,也就是说,对于某一特定原子,在一定强度的的外加磁场中,其原子核自旋进动的频率是固定不变的

原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关,根据量子力学原理,原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的,而是由原子核的磁量子数决定的,原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃,而不能平滑的变化,这样就形成了一系列的能级当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后,就会发生能级跃迁,也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础

为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁,需要为原子核提供跃迁所需要的能量,这一能量通常是通过外加射频场来提供的根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候,射频场的能量才能够有效地被原子核吸收,为能级跃迁提供助力因此某种特定的原子核,在给定的外加磁场中,只吸收某一特定频率射频场提供的能量,这样就形成了一个核磁共振信号

原理

比如乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中基底膜的共振,电路的共振等等。

共振在物理上定义为两个振动频率相同的物体,当一个发生振动时,引起另一个物体振动的现象。共振在声学中称“共鸣”,它指的是物体因共振而发声的现象,如两个频率相同的音叉靠近,其中一个振动发声时,另一个也会发声。在电学中,振荡电路的共振现象称为“谐振”。

产生共振的重要条件之一,就是要有弹性,而且一件物体受外来的频率作用时,它的频率要与后者的频率相同或基本相近。从总体上来看,这宇宙的大多数物质是有弹性的,大到行星小到原子,几乎都能以一个或多个固有频率来振动。

共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一,所以在某种程度上甚至可以这么说,是共振产生了宇宙和世间万物,没有共振就没有世界。

扩展资料

1、共振秋千:

由固定支架、悬挂支架、分别装置于悬挂支架两端的秋千和单摆构成。

此展项为纯机械结构,悬挂支架悬挂于固定支架上,秋千座椅和单摆分别装置于悬挂支架的两端。在共振秋千的参与活动中,秋千一端为主动摆,单摆一端为从动摆。主动摆由参与者自行摆动,主动摆前后摆动,运动引起悬挂支架周期性的摆动。

由于从动摆的振动频率与主动摆的振动频率基本相同,使从动摆的悬点受到周期性变化的策动力的作用,从而产生摆动,在体验活动中了解共振现象及产生共振的条件。

原型试验证明,摆球的重量为50kg左右时,主动摆的总重量在80-150kg的情况下,主动摆的摆弧为正负30-45°,从动摆(摆球)的摆弧为正负30-40°

参与者操作步骤为:

1>坐上秋千,双手扶稳

2>双脚着地,推动秋千向后旋转45°以上

3>双脚离地,让秋千自由摆动

4>双脚点地给秋千的摆动提供动力补偿

5>待秋千停稳后,双脚着地离开秋千

2、共振摆实验:

由共同悬挂在一个悬挂支架上的7个摆长不同的单摆构成。其中第一个为重摆即主动摆,其余6个为轻摆。

参与者首先通过调节带扣机构(原理同书包带扣)拉动绳子,调节主动摆的摆长,之后操作重摆摆动,其他轻摆通过各自悬点,受到周期性变化的策动力作用,当某一个或多个从动摆固有频率与重摆的固有频率相同时,便会产生明显的振动。

参与者操作步骤为:

1>拉动绳子,调节重摆悬挂高度

2>拉起重摆然后放开,使其轻轻摆动

3>观看轻摆摆动情况

共振(resonance)

共振是指一个物理系统在其自然的振动频率(所谓的共振频率)下趋于从周围环境吸收更多能量的趋势。自然中有许多地方有共振的现象。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象。一些共振的例子比如有:乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中

基底膜的共振,电路的共振等等。

一般来说一个系统(不管是力学的、声响的还是电子的)有多个共振频率,在这些频率上振动比较容易,在其它频率上振动比较困难。

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