核磁共振

小弟是第一次接触核磁共振，有个问题想请教大家。

对于核磁共振的原理，我从不同的书上看到似乎有两种有两种解释。

第一种是，样品中原子的原子核的自旋磁矩在无磁场的情况下的取向是随机的。 在施加静磁场的情况下(磁场方向一般来说是顺着Z轴), 原子核们的磁矩将会重新取向，大部分会顺着磁场的方向取向。从而在磁场方向产生一个宏观核磁距。 向样品发射一个电磁射频脉冲， 激发核磁距。改变宏观核磁距的取向，比如说顺着X轴。然后宏观核磁距会一边旋进一边回向热平衡状态，也就是平行与磁场的状态。这个旋进的角频率就是 LARMOR频率。 对这个频率(或者对宏观磁矩在X和Y轴上的分量的振动频率)做傅立叶变换， 过渡到频率空间中，LARMOR 频率就会片成一个信号，这就是NMR信号。

第二种是，样品中原子的原子核的自旋磁矩在无磁场的情况下的取向是随机的。 在施加静磁场的情况下(磁场方向一般来说是顺着Z轴), 原子核们的磁矩将会重新取向，只有两种可能的取向，平行和反平行于磁场。这两种取向符合两个能级，反平行能级高，平行能级低。向样品发射一束电磁波，如果它的频率正好符合相对于两个能级差的能量所对应的频率， 系统就会吸收电磁波的能量， 在低能级上的原子核就会迁跃到高能级。 也就是说原本平行的原子核磁矩会变成反平行(激发态)。然后，激发的原子核会自发回到低能级状态，同时产生旋进，对旋进的频率傅立叶变换，就得到NMR信号。

这两种说法哪种更准确些?

小弟谢过了

前者。
后者物理上是错的。

都对，不过前者是经典Bloch图像, 后者是量子的。量子描述更准确。

后者不是量子描述，而且描述的也不对。
我想澄清几点，
1. 对于I=1/2的原子核，有两个本正态，alpha 和beta,他们的外在表现是一个自旋磁距是向上，一个向下。但是自旋本身是一个抽象的概念，没有方向的概念，spin这个名字往往引起误解，但是如果我们把这个属性叫做别的名字，比如叫做‘张三量’那么就不会这么误会了。
2. 本正态，并不意味着原子核就一定要在本证态上，实际上更多的时候是在非本证态上。
3. 宏观的磁距M是一个统计的物理量，他不同于原子核自旋磁距这个微观的物理量。简单想，M可以从0连续改变到任意值，但是微观的原子核的量子态是分立的。
4. 如果微观的自旋只呆在两个本正太上，那么自旋磁距要么向上，要么向下，对于宏观上的M就应该也是量子化的，但是实际上不是，这就是因为上面的几点所说的。
5. 原子核体系吸收电磁波的能量，关键是因为，当电磁波的电磁场改变的频率和原子核自旋进动的频率相同的时候，即使实际上这个电磁波的振幅相对于z方向的磁场很小很小，但是这个电磁场总是跟着原子核自旋的进动一起同步，如同一个即使很小很小的声音在一个人的耳边，和这个人一起同步运动，那么时长了，这个人一定就疯了，就这个意思。以前的电磁波是连续的，现在很多都是脉冲，但是也在微秒以上，和自旋进动频率比，是很长很长的时间，所以原子核体系吸收相同频率的电磁波的能量最多，这就是共振的意思。
6. 多说一句，进动是自旋磁距的进动，自旋本身是一个属性，刚才说了，自旋磁距的进动是一只有的，没有z方向的磁场，也在进动，只不过这时候进动就是绕着这个原子核所感受到周围的磁场来进动；没有外磁场的时候，每个原子核周围的磁场都不同，所以统计上看，整体的磁距就是0，（我说的都是顺磁或抗磁体，铁磁反铁磁比较猛，nmr基本上不讨论他们），所以有了外磁场，磁距不是0，但不是因为有了磁场才进动，而是因为这时候进动的自旋磁距，有了一个特殊的轴，波尔兹曼分部。另外，可以想象，磁场一般都是比较强，但是如果外磁场比较低的时候，也有很多有意思的现象，这是因为，这时候外磁场一人唱戏的优势不再这么明显，更多的其他的能够影响原子核周围磁场的因素也更多的登台来唱戏了。

核磁共振是一个严格的量子力学的领域，他的性质可以严格的按照量子力学来计算，所以理论可以引导实验，实验也可以同时来验证量子力学。我刚才说的都是可以有实验来证实的，量子力学和核磁共振是不是很漂亮。

第二种解释是差不多对的，适合两个Spin 1/2耦合的情况。

解释的很详细，我喜欢那个在耳边声音的比喻，
使我想起了大话西游里的唐僧。

解释的不错 可以说对逆磁物质 没加外磁场时 核磁能级简并 对应于经典描述里的微观磁矩无规取向 导致宏观磁矩为零