激光光谱学 基本概念和仪器手段PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第二章 光的吸收和发射 4

2.1 腔模 4

2.2 热辐射和普朗克定律 6

2.3 吸收、感生发射和自发发射 8

2.4 基本的光度量 11

2.5 分立光谱和连续光谱 14

2.6 吸收和色散 17

2.6.1 折射率的经典模型 17

2.6.2 振子强度和爱因斯坦系数 19

2.7 跃迁几率 22

2.7.1 寿命和自发跃迁几率 23

2.7.2 确定跃迁几率的实验方法 24

2.8 线性吸收和非线性吸收 26

2.9 半经典描述 29

2.9.1 基本方程 30

2.9.2 宽带激发的跃迁几率 33

2.9.3 衰变现象的唯象处理 34

2.9.4 与强场的相互作用 35

2.9.5 跃迁几率和线强度 38

2.9.6 光谱线的强度和偏振 38

2.9.7 分子跃迁 40

2.10 相干性 41

2.10.1 时间相干性 42

2.10.2 空间相干性 43

2.10.3 相干体积 44

2.10.4 互相干函数和相干度 46

习题 49

第三章 光谱线的宽度和轮廓 50

3.1 自然线宽度 50

3.2 多普勒线宽 54

3.3 光谱线的碰撞增宽 56

3.4 飞行时间增宽 63

3.5 均匀和非均匀谱线增宽 65

3.6 饱和增宽 66

3.6.1 均匀饱和 66

3.6.2 非均匀谱线轮廓的饱和 67

3.7 液体和固体中的光谱线轮廓 70

习题 71

第四章 光谱仪器 73

4.1 摄谱仪和单色仪 73

4.1.1 基本性能 74

4.1.2 棱镜分光计 80

4.1.3 光栅分光计 83

4.2 干涉仪 87

4.2.1 基本概念 87

4.2.2 迈克耳孙干涉仪 88

4.2.3 傅里叶变换光谱学 91

4.2.4 Mach—Zehnder干涉仪 93

4.2.5 多光束干涉 95

4.2.6 标准具 99

4.2.7 多层介质膜 100

4.2.8 干涉滤波器 103

4.2.9 平面法布里-珀罗干涉仪 104

4.2.10 共焦法布里-珀罗干涉仪 108

4.2.11 立奥滤色器 110

4.2.12 可调谐干涉仪 113

4.3 分光计和干涉仪间的比较 114

4.3.1 光谱分辨本领和集光本领 114

4.3.2 波长测量的精密度和准确度 117

4.4 波长测量的新技术 119

4.5 光的探测 122

4.5.1 热探测器 123

4.5.2 光发射探测器 125

4.5.3 光电管和光电信增管 127

4.5.4 光子计数 130

4.5.5 光电像亮化器 131

4.5.6 光电导体 133

4.5.7 光生伏打探测器 134

4.5.8 光电二极管 135

4.5.9 光学多道分析器 137

4.5.10 快瞬变事件的测量 139

4.6 结束语 142

习题 142

第五章 激光器的基本原理 144

5.1 激光器的基本元件 144

5.2 阈条件 145

5.3 光学共振腔 146

5.4 敞式共振腔中的空间场分布 148

5.5 被动共振腔的频谱 153

5.6 激活共振腔和激光模 154

5.7 增益饱和与模竞争 157

5.8 空间烧孔 160

5.9 输出功率和最佳输出耦合 161

5.10 环形激光器 164

5.11 高斯束 165

习题 169

第六章 作为光谱光源的激光器 170

6.1 激光器用于光谱学中的优点 170

6.2 固定频率激光器和可调谐激光器 171

6.3 多模激光器的频谱 173

6.4 激光器的模选择 175

6.5 单模激光器实验上实现的方法 178

6.6 波长稳定 181

6.7 强度稳定 189

6.8 受控波长调谐 190

6.9 波长定标 194

6.10 激光频率的绝对测量 195

6.11 单模激光器的线宽度 197

习题 199

第七章 可调谐相干光源 200

7.1 基本概念 200

7.2 可调谐红外激光器 201

7.2.1 半导体二极管激光器 202

7.2.2 自旋反向喇曼激光器(SFRL) 204

7.2.3 可调谐红外气体激光器 206

7.2.4 色心激光器 208

7.3 染料激光器 210

7.3.1 物理原理 211

7.3.2 激光器抽运的脉冲染料激光器 212

7.3.3 闪光灯抽运的染料激光器 215

7.3.4 连续波染料激光器 216

7.3.5 环形染料激光器 218

7.4 准分子激光器 221

7.5 非线性光混频技术 223

7.5.1 物理原理 223

7.5.2 第二谐波发生(SHG) 226

7.5.3 和频与高次谐波发生 227

7.5.4 差频分光计 230

7.6 光参量振荡器(OPO) 231

7.7 可调谐喇曼激光器 233

第八章 用激光器的多普勒极限吸收和荧光光谱学 235

8.1 引言 235

8.2 高灵敏度的探测方法 237

8.2.1 激发光谱学 238

8.2.2 光声光谱学 240

8.2.3 腔内吸收 243

8.2.4 光伽伐尼光谱学 246

8.2.5 电离光谱学 248

8.3 激光磁共振和斯塔克光谱学 250

8.3.1 激光磁共振 250

8.3.2 斯塔克光谱学 251

8.4 各种方法间的比较 252

8.5 激光多普勒极限吸收光谱学的例子 253

8.6 激光光抽运 256

8.7 激光感生荧光 260

8.7.1 用激光感生荧光的分子光谱学 260

8.7.2 内能态分布的测量 263

8.8 受激态光谱学 264

8.8.1 分步激发 264

8.8.2 里德伯态光谱学 265

8.9.1 光学-射频双共振 267

8.9 双共振方法 267

8.9.2 微波-红外双共振 268

8.9.3 光学微波双共振 269

8.9.4 光学-光学双共振 270

8.10 多光子光谱学 272

8.10.1 双光子跃迁的跃迁几率 272

8.10.2 多光子吸收在原子和分子光谱学中的应用 274

8.10.3 多光子电离光谱学 275

第九章 激光喇曼光谱学 277

9.1 基本考虑 277

9.2 受激喇曼散射 279

9.3 相干反斯托克斯喇曼光谱学(CARS) 282

9.4 超喇曼效应 284

9.5 激光喇曼光谱学的实验技术 285

9.6 激光喇曼光谱学的应用 287

第十章 高分辨亚多普勒激光光谱学 289

10.1 准直分子束光谱学 289

10.1.1 多普勒线宽的压缩 290

10.1.2 超声束激光光谱学 293

10.1.3 快离子束激光光谱学 297

10.1.4 分子束中的光抽运 299

10.1.5 分子束中的光学-光学双共振光谱学 300

10.1.6 分子束中的射频光谱学 302

10.2 饱和光谱学 304

10.2.1 基本概念 305

10.2.2 无多普勒饱和光谱学 307

10.2.3 气体激光器的兰姆凹陷稳频 312

10.2.4 耦合跃迁的饱和光谱学 314

10.3.1 基本原理 318

10.3 偏振光谱学 318

10.3.2 偏振信号的谱线轮廓 319

10.3.3 偏振信号的量值 322

10.3.4 偏振光谱学的灵敏度 323

10.3.5 偏振标记光谱学 325

10.3.6 偏振光谱学的优点 326

10.3.7 无多普勒的激光感生二向色性和双折射 326

10.4 饱和干涉光谱学 328

10.5 外差光谱学 330

10.6 无多普勒多光子光谱学 331

10.6.1 基本原理 331

10.6.2 双光子跃迁的谱线轮廓 333

10.6.3 实例 335

10.7.1 基本原理 338

10.7 用激光器的能级交叉光谱学 338

10.7.2 用激光器的能级交叉光谱学在实验上的实现方法和实例 342

10.7.3 受激能级交叉光谱学 343

第十一章 时间分辨激光光谱学 345

11.1 短激光脉冲的发生 345

11.2 用激光器作寿命测量 351

11.2.1 相移法 351

11.2.2 脉冲激发 353

11.2.3 延迟符合技术 353

11.2.4 快原子束中的寿命测量 354

11.3 微微秒光谱学 356

11.4 相干瞬变和脉冲傅里叶变换光谱学 358

11.4.1 量子拍光谱学 359

11.4.2 光子回波 361

11.4.3 光学章动和自由感应衰变 366

11.4.4 脉冲傅里叶变换光谱学 368

第十二章 碰撞过程的激光光谱学 370

12.1 碰撞谱线增宽和谱线位移的高分辨激光光谱学 370

12.2 用LIF的非弹性碰撞的测量 373

12.3 电子基态中能量转移过程的研究 377

12.4 交叉分子束中微分截面的测定 381

12.5 光感生的碰撞能量转换 383

第十三章 最终分辨极限 386

13.1 光学冉赛条纹 386

13.1.1 双光子冉赛共振 388

13.1.2 用三个分离场的非线性冉赛条纹 390

13.2 光子反冲 391

13.3 原子的光冷却和俘获 393

13.3.1 共振光子反冲引起的光冷却 394

13.3.2 感生偶极力 395

13.3.3 光学驻波场中原子的俘获 396

13.4 离子的俘获和冷却 397

13.5 自然线宽度内的分辨 400

第十四章 激光光谱学的应用 405

14.1 激光光化学 405

14.2 激光同位素分离 406

14.3 大气的激光监察 407

14.4 生物学中的激光光谱学 410

14.4.1 激光显微镜 410

14.4.2 激光喇曼光谱学应用于生物问题 411

14.5 激光光谱学在医学中的应用 412

参考文献 414