Магни'тный резона'нс, избирательное поглощение веществом электромагнитных волн определённой длины волны, обусловленное изменением ориентации магнитных моментов электронов или атомных ядер. Энергетические уровни частицы, обладающей магнитным моментом m, во внешнем магнитном поле Н расщепляются на магнитные подуровни, каждому из которых соответствует определённая ориентация магнитного момента m относительно поля Н (см. Зеемана эффект). Электромагнитное поле резонансной частоты w вызывает квантовые переходы между магнитными подуровнями. Условие резонанса имеет вид:

где

  Если поглощение электромагнитной энергии осуществляется ядрами, то М. р. называется ядерным магнитным резонансом, ЯМР. Магнитные моменты ядер обусловлены их спинами I. Число ядерных магнитных подуровней равно 2I + 1, а расстояния между соседними подуровнями одинаковы и равны:

где g — магнитомеханическое отношение. Отбора правила допускают переходы только между соседними подуровнями, поэтому всем переходам соответствует одинаковая резонансная частота (рис.), линии поглощения перекрываются и наблюдается одна линия.

  Однако в некоторых кристаллах для ядер со спином I > 1 возникает дополнительное смещение уровней, вызванное взаимодействием электрического квадрупольного момента ядра с внеядерным неоднородным внутрикристаллическим электрическим полем Е в месте расположения ядра (см. Кристаллическое поле). В результате этого в спектре поглощения появляются дополнительные линии (см. Ядерный квадрупольный резонанс, ЯКР).

  М. р., обусловленный магнитными моментами электронов в парамагнетиках, называется электронным парамагнитным резонансом (ЭПР). Спектр ЭПР зависит как от спина, так и от орбитального движения электронов, входящих в состав парамагнитных атомов и молекул, и обычно чувствителен к внутрикристаллическому полю в месте расположения парамагнитной частицы. В ферромагнетиках и антиферромагнетиках электронный М. р. называется соответственно ферромагнитным резонансом и антиферромагнитным резонансом.

  Во многих случаях полезно классическое описание М. р., основанное на том, что магнитный момент частицы m испытывает во внешнем магнитном поле Н Лармора прецессию около направления вектора Н с частотой w = gН. Переменное магнитное поле H₁, перпендикулярное Н и вращающееся синхронно с m, то есть с частотой w, оказывает постоянное воздействие на магнитный момент, которое и ведёт к изменению его ориентации в пространстве.

  К М. р. иногда относят также наблюдаемый в металлах и полупроводниках, помещенных в постоянное магнитное поле, циклотронный резонанс — резонансное поглощение электромагнитной энергии, связанное с периодическим движением электронов проводимости и дырок в плоскости, перпендикулярной полю Н (см. Лоренца сила, Диамагнетизм).

  Диапазон частот М. р. определяется величиной магнитомеханического отношения. Для свободного электрона g/2p = 2,799´10⁶ гц·э ^-1, для протона g/2p = 4,257´10³ гц·э ^-1, для других ядер, обладающих спином, g/2p = 10²—10³ гц·э ^-1. В соответствии с этим в магнитных полях ~ 10³—10⁴ э частоты ЭПР попадают в диапазон СВЧ (10⁹—10¹¹ гц), а ЯМР — в диапазон коротких волн (10⁶—10⁷ гц).

  Лит.: Сликтер Ч., Основы теории магнитного резонанса, перевод с английского, М., 1967; Абрагам А., Ядерный магнетизм, перевод с английского, М., 1963; Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный резонанс, М., 1961.

  В. А. Ацаркин.

Расщепление уровней энергии во внешнем магнитном поле H в случае ядерного магнитного резонанса при I = ³/₂.

Магни'тный усили'тель, усилитель электрических сигналов, основанный на использовании присущей ферромагнитным материалам нелинейной зависимости магнитной индукции В от напряжённости магнитного поля Н. Управляемыми элементами в М. у. являются индуктивности катушки с ферромагнитными сердечниками, в которых действуют 2 переменных магнитных поля; одно изменяется с частотой источника питания, другое — с частотой усиливаемого сигнала. Простейший М. у. состоит из 2 замкнутых магнитопроводов, обмотки которых W₁ включены последовательно и питаются от источника переменного напряжения ~ U (рис.). Вторичные обмотки W₂ включаются последовательно и навстречу друг другу, поэтому замыкание обмоток W₂ на небольшое сопротивление не вызывает какого-либо изменения силы тока i₁ в первичных обмотках. Если по обмоткам W₂ пропустить постоянный ток, то вследствие нелинейного характера кривой намагничивания сердечников динамическая магнитная проницаемость уменьшается и соответственно уменьшается индуктивность L₁ первичных обмоток, при этом ток в обмотках возрастает. Устройство, собранное по схеме на рисунке (без сопротивления нагрузки R_H), называется управляемым дросселем, который становится усилителем, если последовательно с его обмотками W₁ включить R_H, а вместо постоянного тока в обмотку W₂ подать усиливаемый сигнал постоянного или медленно (по сравнению со скоростью изменения питающего напряжения = U) изменяющегося тока i₂.

  М. у. принципиально отличается от лампового и транзисторного усилителей тем, что усиливаемый сигнал изменяет не внутреннего сопротивление лампы (транзистора), а индуктивность L₁, включенную последовательно с нагрузкой R_H, в результате чего изменяется протекающий через нагрузку ток. М. у. по существу является модулятором, в котором ток в нагрузке более высокой частоты модулируется по амплитуде усиливаемым сигналом (низкой частоты). Для получения на выходе М. у. сигнала той же формы, что и усиливаемый сигнал, устройство дополняют выпрямителем в цепи нагрузки, выполняющим роль детектора.

  Коэффициент усиления по току K_i и по мощности К_р для простейших М. у. равны: