§ 2. ОСОБЕННОСТИ РАДИОСПЕКТРОСКОПИИ

Ядерный магнитный резонанс представляет собой ветвь спектроскопии, которая, если ее понимать в самом широком смысле, охватывает все исследования природы энергетических уровней материальных систем

и переходов, происходящих между ними с поглощением или испусканием электромагнитного излучения. Точнее, ядерный магнитный резонанс представляет собой раздел радиоспектроскопии, в котором используется область частот, простирающаяся в настоящее время, скажем, от 1000 Мгц до 2 кгц; последняя величина соответствует частоте перехода между зеемановскими уровнями спина протона в земном магнитном поле.

Несмотря на большой диапазон применяемых частот и разнообразие изучаемых явлений, некоторые характерные особенности радиоспектроскопии, имеющие важные следствия для теории, выделяют ее как единое целое. Необходимое электромагнитное излучение может создаваться с помощью электронных генераторов, работающих на определенных частотах, которые могут быть измерены с высокой точностью. В противолодожность инфракрасной, оптической и -спектроскопии» неточность частоты излучения будет, как правило, меньше ширины уровней (в единицах частоты), между которыми индуцируется переход. Вследствие малости энергии каждого фотона и узости частотного интервала в котором они излучаются, для создания астрономически большого числа фотонов (скажем, 1017) на единицу частотного интервала достаточны очень малые мощности. Из квантовой теории излучения хорошо известно, что в присутствии такого большого числа фотонов индуцированные излучение и поглощение значительно преобладают над спонтанным излучением, которое в радиоспектроскопии оказывается пренебрежимо малым. Индуцированное излучение или поглощение (в противоположность спонтанному излучению) не требует квантовомеханического описания, что значительно упрощает рассмотрение.

Другой важной особенностью излучения, полученного с помощью электронного генератора, является его когерентность. В классической теории электромагнитного поля это выражается очень просто: каждая компонента электромагнитного поля представляет собой гармоническую функцию времени со строго определенной фазой. На квантовом языке строго определенная фаза поля означает неопределенность полного числа фотонов, так как, согласно квантовой теории излучения между фазой компоненты электромагнитного поля и числом фотонов этой частоты (для данного типа колебаний), существует соотношение неопределенностей радиоспектроскопии, где очень большое число, возможно определить одновременно с большой точностью число фотонов, а следовательно, амплитуду и фазу радиочастотного поля, не вступая в противоречие с соотношением неопределенностей.

Из сказанного выше следует, что в радиоспектроскопии удобно и вполне законно описывать радиочастотное электромагнитное поле классически.