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第一章 光的吸收和发射 1

1 光传播的电磁理论 1

1.1 麦克斯韦方程 1

1.2 空腔电磁场的模 4

1.3 光吸收的电磁理论 5

2 吸收和发射的爱因斯坦理论 6

2.1 普朗克定律和爱因斯坦系数 6

2.2 光学吸收的动力学 9

3.1 爱因斯坦系数B的量子理论 17

3 吸收和发射的半经典理论 17

3.2 X(ω)的经典理论 24

3.3 X(ω)的量子理论 28

4 光谱线的线形和线宽 31

4.1 原子跃迁的寿命和寿命加宽 32

4.2 多普勒加宽 35

4.3 碰撞加宽 39

4.4 复合线形 42

参考文献 43

习题 43

1 量子力学的复习 46

1.1 类氢离子 46

第二章 原子光谱 46

1.2 角动量 49

1.3 两个角动量相加 50

1.4 自旋角动量 52

1.5 简并情况下的定态微扰理论 54

1.6 电子自旋与轨道运动相互耦合导致的能级分裂 57

2 多电子原子的能级和波函数 60

2.1 碱金属原子的能级和波函数 61

2.2 中心场的独立电子近似和电子组态 63

2.3 多电子原子能级的精细结构 LS耦合 67

2.4 由电子组态确定光谱项 洪德规则 71

2.5 原子能级在磁场中的分裂 塞曼效应 76

2.6 斯塔克效应 80

3 选择定则和光谱 81

3.1 关于光谱和能级跃迁的某些基本概念 82

3.2 单电子原子(不考虑自旋轨道耦合)的跃迁选择定则 85

3.3 自发辐射电偶极跃迁和经典偶极辐射的对应辐射光的偏振性质 87

3.4 多电子原子的跃迁选择定则 91

4 气体激光器的布居数反转及氦氖激光器的跃迁机制 97

4.1 气体激光器的布居数反转 97

4.2 氦氖激光器的跃迁机制 100

参考文献 104

习题 104

1 玻恩-奥本海默近似 核运动和电子运动的分离 106

第三章 分子的一般性质 106

2 双原子分子的位能曲线能级结构和谱线特征 110

2.1 双原子分子的位能曲线 110

2.2 双原子分子的能级结构 112

2.3 双原子分子谱线分类和特点 114

3 分子对称性 117

3.1 对称操作和对称元素 117

3.2 关于分子点群的概念 119

3.3 对称操作感生的坐标变换函数的对称类型 124

3.4 本征波函数的对称性分类 126

参考文献 129

习题 130

第四章 双原子分子的振动和转动 131

1 核运动的薛定谔方程 刚性转子和简谐振子 131

1.1 双原子分子核运动(不包括平动)的薛定谔方程 131

1.2 双原子分子的刚性转子和简谐振子模型 134

2 振动的非谐性 振动和转动的相互作用及离心变形 142

3 转动和振动跃迁的选择定则 144

4 双原子分子的纯转动谱 150

5 双原子分子的振动-转动谱 154

6 关于振转谱和纯转动谱的谱线强度问题 159

习题 164

参考文献 164

第五章 双原子分子的电子态以及电子运动和核转动的耦合 166

1 氢分子离子H+2的薛定谔方程及其解 166

2 等核电荷双原子分子中的单电子分子轨道 172

2.1 核间距很大时H+2的电子轨道分离原子模型 173

2.2 关于联合原子模型以及分子轨道相关图 179

3 等核电荷双原子分子的电子组态和光谱项 183

3.1 等核电荷双原子分子的电子组态准分子的概念 183

3.2 双原子分子电子态的光谱项 184

4 核转动和电子运动之间的耦合 196

参考文献 198

习题 199

第六章 双原子分子的电子光谱 200

1 双原子分子波函数的宇称 200

2 同核双原子分子的核自旋和泡利原理 204

2.1 核自旋和两种统计 204

2.2 同核双原子分子核自旋波函数ψn?及其对称性 206

2.3 等核电荷双原子分子空间波函数的核交换对称性 208

2.4 同核双原子分子转动能级的简并度 210

3 选择定则 212

3.1 分子总波函数的严格的选择定则 212

3.2 电子跃迁的选择定则 215

4 电子跃迁中振动量子数改变的选择定则及谱线强度 218

5 双原子分子的电子谱 224

5.1 电子谱中的振动结构 225

5.2 电子光谱中的转动结构 231

6 双原子分子中的光物理过程 235

参考文献 240

习题 240

第七章 几种典型双原子分子激光器的工作原理 242

1 氮分子激光器(束缚态-束缚态的电子跃迁) 242

2 准分子激光器(束缚态-自由态的电子跃迁) 247

3 CO激光器(振-转跃迁) 254

3.1 关于振-转能级中粒子数局部反转的一般概念 254

3.2 CO激光器粒子数的局部反转和激光跃迁 257

3.3 CO激光器的效率 263

参考文献 264

习题 265

第八章 多原子分子的转动及远红外分子激光器 266

1 多原子分子的核运动 266

2 刚性转子的经典力学 268

3 转动哈密顿算符 271

4 球陀螺 275

5 对称陀螺 276

6 非对称陀螺 280

7 气体分子光泵动力学 284

8 光泵远红外分子激光器的工作原理和光谱特性 288

习题 296

参考文献 296

第九章 多原子分子的振动 298

1 振动的经典力学 298

2 对称性和简正振动 311

3 振动的量子力学 315

4 简并振动能级的性质 320

4.1 简并能级的振动角动量 321

4.2 费米共振和偶然简并能级 325

5 振动能级的对称性分类 326

6 纯转动和振动-转动跃迁的选择定则 329

7 多原子分子波函数的宇称 338

8 核自旋和泡利原理 340

9 振动-转动谱(多原子分子红外光谱) 345

10 CO2分子激光器 348

参考文献 360

习题 361

第十章 多原子分子的光物理过程和可调谐染料激光器 365

1 多原子分子的电子光谱和能级 365

2 多原子分子的光物理过程 荧光谱和磷光谱 366

3 染料分子的光谱特性 375

4 染料激光器 383

参考文献 390

习题 391

第十一章 光的喇曼散射和振动-转动喇曼谱 393

1 光散射过程的经典模型 394

2 转动和振动喇曼谱 400

3 喇曼效应的量子理论 408

3.1 含时间的一级微扰理论 409

3.2 散射强度和微分散射截面 414

3.3 喇曼效应中的双光子跃迁和近共振散射 416

4 喇曼谱的应用 418

参考文献 422

习题 422

1 引言 425

第十二章 激光光谱技术 425

2 高灵敏检测技术 430

2.1 锁相放大 433

2.2 重复信号的时域平均和采样积分器(Boxcar) 434

2.3 导数谱方法(波长调制谱) 439

3 多普勒受限激光光谱技术 443

3.1 吸收光谱 443

3.2 激光感生荧光光谱 448

4 亚多普勒激光光谱技术 450

4.1 饱和光谱 450

4.2 双光子光谱 459

5.1 激光磁共振谱技术 464

5 亚多普勒激光光谱的几种典型实验 464

5.2 饱和吸收谱技术 467

5.3 钠原子的双光子吸收谱技术 470

参考文献 472

习题 472

第十三章 相干喇曼技术 474

1 宏观电极化率的定义和性质 475

1.1 定义和性质 475

1.2 本征交换对称性 479

1.3 介质的空间对称性 480

1.4 波在介质中的传播 482

2.1 双光子型共振的经典模型 485

2 双光子型共振 485

2.2 X(8)的显式 490

3 受激喇曼散射和四波混频 493

3.1 非参量和参量过程 494

3.2 受激喇曼振荡的实验方法 499

4 相干喇曼光谱技术 501

4.1 相干反斯托克斯谱技术(CARS) 503

4.2 受激喇曼增益谱技术(SRG)和逆喇曼谱技术 511

参考文献 515

习题 515

附录 517