核磁共振原理中几个基本概念的教学处理

马忠华，曹秀芳，江洪，马济美

华中农业大学理学院，武汉 430070

波谱学课程中，核磁共振与紫外、红外一样，都遵循分子吸收光谱的基本原理，但核磁共振原理更为复杂[1–4]。一方面，核磁共振利用了电磁波的磁场性质进行激发跃迁，涉及到的物理学规律不仅包括电磁波的传播、能量转移规律，还包括电-磁相互作用的基本原理；另一方面，核磁共振需要首先采用外磁场制造能级分裂，然后再利用电磁波进行激发，产生并检测信号。相较而言，红外、紫外光谱不涉及电-磁相互作用原理，也不需要“制造”能级分裂，而是能直接进行激发和检测，因而在教学过程中，核磁共振的难度无疑是更大的。组织教学要求教师的知识面具有一定的广度和深度，不仅要熟悉原子核的电、磁性质，而且要能合理运用量子物理学的复杂原理。

本文通过对原子核的结构和性质进行近似处理，对核磁共振原理中涉及到的基本概念进行简化、形象化的处理，在教学中，探究如何帮助学生从源头上理解核磁共振产生的条件、核磁共振的检测和应用范围等。在此过程中，也培养学生运用科学的方法，对复杂问题进行思考、剖析、处理的能力，提升学科专业意识。

1 原子核的自旋与磁性核

1.1 基本的物理学原理

磁性核是贯穿核磁共振内容的一个基本概念，与原子核的自旋密切相关，而核自旋的概念经历了实验–假说–实践–理论–应用的发展过程，最终形成完整的理论，相应地磁性核也有具体的物理意义。……