激光光谱学ppt课件.ppt

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1、激光光谱学参考书：《激光光谱学原理和方法》黄世华编著其它参考书目：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Chap.1，4，6－108．《LaserandEle

2、ctro-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。1760630600570500450430400nm红外红橙黄绿青蓝紫紫外光具有频谱特性一引言将光的强度按频率或波长的分布展开－－光谱光谱学就是研究物质光谱(吸收，发射)特性的科学2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完成的。对物

3、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。3激光光谱学是一门怎样的科学？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4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

4、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5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，双光子吸收，二次谐波，四波混频等。6黄世华<<激光光谱学>>内容第一章光谱测量方法简介(光谱知识基础)第二章谱线的宽度和线形(光谱知识基础)第三章激光

5、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)7各章内容上的联系第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章345678HighResolutionCoherentUltrafastNonlinear8本课程的主要内容第一讲光谱知识简介光谱测量，能级和跃迁，谱线线形第二讲高分辨光谱学激光选择激发，荧光谱线窄化，光谱烧孔第三讲固体离子发光中的基本规律和理论电子-声子耦合，能量传递第三讲相干瞬态光谱学第四讲超快光谱学第五讲非线

6、性光学现象与激光光谱学第六讲掺杂纳米材料的发光性质9第一章光谱知识简介1.1能级和跃迁二能级系统描述跃迁过程：A21E2E1自发发射受激发射受激吸收光的频率由玻尔关系给出：B21B12激发态基态10能级：电子所处的能量状态Hamilton算符HH

7、j>=E

8、j>的本征函数

9、ji>和本征值EiE0E1E2E3

10、j0>

11、j2>

12、j3>

13、j1>本征态11E0E1E2E3

14、j0>

15、j2>

16、j3>

17、j1>H’外场,例如光EH’=ESer=Em

18、j0>

19、j3>12H’系统内的相互作用，例如，H’(DA)E0E1E2E3

20、j0>

21、j2>

22、j3>

23、j1>E0E1E2E3

24、j0>

25、j

26、2>

27、j3>

28、j1>DA

29、j3(D)j1(A)>

30、j0(D)j2(A)>13每一次受激吸收都使电磁波一个模中的光子数减少一个。每一次受激发射都使原激发光子模中的光子数增加一个。自发发射的K矢量是任意的，因此发射光子的模式也是任意的。由量子力学知道，如果一个系统的Hamilton算符已知，就可以由方程H

31、j>=E

32、j>得到它的本征函数和本征值。在微扰H’的作用下，系统可以由一个本征态过渡到另一个本征态，产生跃迁。单位能量间隔内的跃迁