Универсальный метод, используемый в химии, физике и исследованиях материалов, магнитный резонанс описывает резонансное возбуждение спинов электронов или атомных ядер, находящихся в магнитном поле, с помощью электромагнитных волн. Магнитный резонанс также является основой для магнитно-резонансной томографии или МРТ – центрального неинвазивного инструмента в диагностической медицине и медицинских исследованиях.
«Двое моих студентов-бакалавров разработали демонстрационный эксперимент на основе компаса, объекта, к которому может относиться каждый», – сказал Игорь Барсуков, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Риверсайде, который руководил проектом.
Барсуков объяснил, что компас находится в середине катушки с проволокой, на которую подается небольшое переменное напряжение. Магнит холодильника рядом с компасом выравнивает его стрелку.
Когда магнит на холодильник подносится ближе к компасу, стрелка начинает колебаться в "зоне наилучшего восприятия"."Когда магнит отодвигается от зоны наилучшего восприятия, колебания прекращаются. Это колебание соответствует магнитному резонансу стрелки компаса в магнитном поле магнита на холодильник.
«Во время информационных мероприятий для широкой общественности люди часто делятся с нами своими опасениями по поводу процедур МРТ, которые им необходимо пройти в больнице», – сказал Барсуков. "Они связывают это с радиацией.
Мы хотели разработать практический настольный эксперимент, чтобы облегчить их опасения и дать наглядное объяснение лежащей в основе физики."
Команда Барсукова инициировала сотрудничество с Академией учителей физики, программой на базе UCR, обеспечивающей обучение местных учителей средней школы, чтобы убедиться, что она также подходит для школьного класса.
«Тесное взаимодействие с учителями изменило наше видение того, каким должен быть хороший демонстрационный эксперимент, направленный на повышение научной грамотности», – сказал Барсуков. «Мы решили использовать методы 3D-печати для экспериментальной установки и генераторов напряжения на базе смартфонов.
Это сокращает временную нагрузку на преподавателей и делает презентацию более доступной и привлекательной для студентов."
Проект был недавно опубликован в The Physics Teacher и представлен в начале ноября 2019 года в образовательной секции Magnetism and Magnetic Materials, крупной конференции по исследованиям магнетизма.
«Проект оказался действительно синергетическим», – сказал Барсуков. «Мы многому научились у учителей старших классов, с которыми работали, и смогли разработать захватывающий инструмент для аутрич-работы, который я также могу использовать на своих занятиях в UCR. Работа над этим проектом была отличным лабораторным опытом для моих студентов."