高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)

第六章高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)6.1準(zhǔn)分子束光譜學(xué)多普勒展寬的壓縮當(dāng)光的傳播方向和分子運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，即可消除多普勒展寬。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，完全消除是不可能的，但可以大大壓縮多普勒展寬。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!準(zhǔn)分子束的多普勒展寬其中，熱平衡下分子對應(yīng)的多普勒展寬為高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!超聲速激光光譜學(xué)膨脹前后能量守恒高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!超聲速激光光譜學(xué)絕熱膨脹后高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!快離子束激光光譜學(xué)假定二個(gè)離子以不同的熱速度從離子源出發(fā)在外加電壓作用下被加速，加速后它們的動(dòng)能是高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!6.2飽和光譜學(xué)飽和光譜學(xué)是基于用可調(diào)諧激光器泵浦，并把頻率調(diào)諧到分子的非均勻展寬躍遷譜線上，實(shí)現(xiàn)選擇飽和的一種光譜技術(shù)。均勻飽和半寬度飽和吸收系數(shù)高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!飽和吸收系數(shù)駐波與分子相互作用高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!無多普勒飽和光譜學(xué)高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!腔內(nèi)吸收高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!這種抽運(yùn)過程產(chǎn)生的不相等的飽和，由此導(dǎo)致M個(gè)支能級(jí)的非均勻粒子數(shù)分布，等價(jià)于角動(dòng)量J取向的各向異性分布。這樣的各項(xiàng)異性分布對入射線偏振探測束是雙折射的，入射束通過它后偏振面要稍微轉(zhuǎn)動(dòng)。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!6.4多光子光譜學(xué)多光子過程雙光子過程（a）分布激發(fā)，（b）雙光子吸收常常用二步躍遷過程來描述雙光子躍遷。即從初態(tài)，經(jīng)過一個(gè)虛能級(jí)到末態(tài)。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!來自波矢為 偏振矢為 強(qiáng)度為 的兩個(gè)光波的光子 在分子的基態(tài) 和受激態(tài) 間感生雙光子躍遷，其幾率為雙光子躍遷高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!假設(shè)分子相對實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系以速度v運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)分子的參考坐標(biāo)中，波矢為k的電磁波的頻率會(huì)發(fā)生多普勒頻移同時(shí)吸收二個(gè)光子，發(fā)生躍遷的條件對于等頻率反向進(jìn)行的二束光波，則多普勒頻移為零，意味著一切分子在同樣的和頻處吸收，而與速度無關(guān)。無多普勒雙光子躍遷高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!無多普勒三光子光譜學(xué)的可能裝置無多普勒多光子躍遷當(dāng)運(yùn)動(dòng)分子同時(shí)與波矢為ki的幾個(gè)平面波相互作用時(shí)，總的多普勒頻移是如果滿足則總頻移為零。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!入射束反射束二個(gè)光子分別來自入射束和反射束二個(gè)光子都來自入射束二個(gè)光子都來自反射束洛倫茲型的無多普勒輪廓多普勒增寬背景高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!快離子束激光光譜學(xué)若滿足初始速度分散量會(huì)被大大減小。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!非均勻譜線輪廓的飽和運(yùn)動(dòng)分子坐標(biāo)中的波的頻率分子吸收考慮均勻線寬時(shí)若選取光的傳播方向?yàn)锽ennet孔高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!無多普勒飽和光譜學(xué)蘭姆凹陷半寬度線心處高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!內(nèi)調(diào)制熒光技術(shù)高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!6.3偏振光譜學(xué)偏振光譜學(xué)的信號(hào)主要來自偏振抽運(yùn)波感生的折射率的變化。

偏振光譜學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!探測光由于吸收分子的各項(xiàng)異性M分布而經(jīng)歷雙折射。僅在這種情況，探測光的偏振面稍微轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。因此，每當(dāng)激光頻率掃描過分子吸收線中心頻率時(shí)，探測器接收到一個(gè)無多普勒的信號(hào)。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!雙光子躍遷可以到達(dá)的受激能級(jí)具有單光子偶極輻射禁戒的宇稱。

如果參與的光子來自可見或者紫外激光，則多光子光譜學(xué)可以達(dá)到的光譜范圍延伸到真空紫外區(qū)域。

參與的光子以動(dòng)量適當(dāng)組合，可以得到無多普勒多光子光譜學(xué)。多光子光譜學(xué)對研究原子和分子光譜有一些明顯的優(yōu)點(diǎn)。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!個(gè)因子給出雙光子躍遷的光譜輪廓。第二個(gè)因子描述雙光子躍遷的躍遷幾率。通常選擇頻率，以便虛能級(jí)與一個(gè)實(shí)的分子本征態(tài)接近。這很大地增大了躍遷幾率。雙光子躍遷的初末態(tài)具有相同的宇稱。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!雖然雙光子躍遷的幾率一般遠(yuǎn)低于單光子躍遷的幾率，但是一切在吸收態(tài)的分子都能對信號(hào)作貢獻(xiàn)這一事實(shí)，卻可遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)較低的躍遷幾率。所以在適當(dāng)?shù)臈l件下，信號(hào)振幅甚至可以大于飽和信號(hào)的振幅。高分辨亞多普勒激光光譜學(xué)共27頁，您現(xiàn)