激光光谱学学习教案.pptx
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会计学激光光谱学参考书:《激光光谱学原理和方法》黄世华编著(biānzhù)其它参考书目:1.《激光光谱学的基础和技术》W.Demtroder(戴姆特瑞德)著;黄潮译Chap.1-3。2.《光的量子理论》R.Loudon著;于良等译Chap.1,3,8,9。3.《近代量子光学导论》彭金生李高翔著Part.IChap.1,2;Part.II,Chap.14.《量子力学》曾谨言编著(biānzhù)Chap.11,量子跃迁5.《光学》赵凯华钟锡华著Chap.2,4,5,8,96.《超短脉冲激光器原理及应用》J.赫尔曼;B.威廉著Chap.1-4,8,97.《激光物理学》邹英华编著(biānzhù)Chap.1,4,6-108.《LaserandElectro-Optics》ChristophorC.DavisChap.1,2,6,23,9.《概率论与数理统计》10.《电动力学》曹昌淇著11.《ElectricityandMagnetism》BerkeleyPhysicsCourseVol.2,E.M.PurcellChapter.6,7,9,10。760630600570500450430400nm每一种分子、原子都有它固有的频谱特性;氢原子能级结构的确定、氦元素的发现等都是利用光谱学的方法(fāngfǎ)完成的。对物质结构的表征和研究也都依赖于光谱学。因此,光谱学是从微观角度研究物质世界的一种重要手段。1960年,第一台红宝石激光器的问世,成为光谱学发展的新纪元。从此,衍生出一门崭新的科学-激光光谱学。激光光谱学是一门(yīmén)怎样的科学?它同一般的光谱学有何区别?激光光谱学是以光谱的手段研究激光(作为一种电磁波)与物质相互作用的科学。激光与物质相互作用-激光光谱学非线性光学量子光学激光同一般光源相比具有特殊性,决定了激光与物质相互作用的特殊性。光场的描述:振幅,频率,时间,位相激光特性:频率()单色性--高分辨光谱学时间(t)脉冲性--超快速光谱学位相()相干性--相干光谱学强度(A2)高密度--非线性光谱学高分辨光谱学:(109102Hz)技术--激光选择激发、荧光谱线窄化、光谱烧孔研究内容--晶体场中能级劈裂,精细结构,超精细结构,能量(néngliàng)传递,光谱扩散超快光谱学:(ps(10-12-fs(10-15))技术:锁模研究内容:分子反应动力学,生物体的发光相干光谱学:技术:付立叶变换(时间-频率)快的时间过程-宽的频谱窄的频谱-慢的时间过程非线性光谱学:在高密度激发下,介质的极化率随光强变化,出现了许多非线性光学现象,Raman散射(sǎnshè),双光子吸收,二次谐波,四波混频等。黄世华<<激光光谱学>>内容第一章光谱测量方法简介(光谱知识(zhīshi)基础)第二章谱线的宽度和线形(光谱知识(zhīshi)基础)第三章激光选择激发高分辨第四章相干瞬态光谱学(相干,高分辨)第五章荧光谱线窄化和光谱烧孔高分辩第六章Raman散射,双光子吸收及某些非线性光学效应(非线性)第七章四波混频(非线性,相干)第八章超快速光谱学(超快)本课程(kèchéng)的主要内容第一章光谱(guāngpǔ)知识简介能级:电子所处(suǒchǔ)的能量状态Hamilton算符HH|j>=E|j>的本征函数|ji>和本征值EiH’系统(xìtǒng)内的相互作用,例如,H’(DA)每一次受激吸收都使电磁波一个模中的光子(guāngzǐ)数减少一个。每一次受激发射都使原激发光子(guāngzǐ)模中的光子(guāngzǐ)数增加一个。自发发射的K矢量是任意的,因此发射光子(guāngzǐ)的模式也是任意的。根据(gēnjù)d函数的性质,上式也可以写为:在稳定(wěndìng)状态下,这三种过程引起Nf变化的总速率为0,(NiBif-NfBfi)r(wfi)=AfiNf,由此,普朗克公式(gōngshì):由Einstein关系,自发辐射(zìfāfúshè)系数:上面的讨论表明,测量跃迁(yuèqiān)能量可以得到能级之间的能量差,即<f|H|f><i|H|i>形式的矩阵元的信息;测量跃迁(yuèqiān)的速率,可以获得有关<f|H'|i>形式的矩阵元的信息.能量状态和跃迁(yuèqiān)过程的测量是光谱学中的两类基本测量,这些测量建立了宏观与微观之间的联系.常用测量吸收光谱的仪器有:紫外-可见吸收光谱仪(氘灯、钐灯经单色仪分光200-700nm)(基质吸收及带间跃迁)可见-红外吸收光谱仪(钐灯、白炽灯400-1700nm)(带间跃迁)傅立叶变换红外吸收光谱仪(50