原子分子光谱-第九次(复习)-2010.11.26.ppt

把线度小于光的波长的微粒对入射光的弹性散射，称为瑞利散射。 有机化合物液体（染料）激光器，简称染料激光器 染料激光器：若丹明6G、隐花青，豆花素 特点：激光波长可调谐且调谐范围宽广、可产生极短的超短脉冲（3fs）、可获得窄的谱线宽度 广泛应用到光生物学、光谱学、光化学同位素分离、全息照像等技术中，研究物质的瞬态变化过程及微观动力学。 半导体激光器以半导体为工作物质，常用材料有GaAs（砷化镓）、InP等。具有小型、高效率、结构简单、价格便宜等优点，在光纤通信、激光唱片、光盘、数显、准直等领域得到广泛应用。 5）半导体激光器 半导体激光器又称为半导体激光二极管，或简称激光二极管，英文缩写为LD (Laser Diode)，是实用中最重要的一类激光器 。 t F T 谱线宽度和线型： E I（E） E0=Ei-Ek I0 I0/2 △E 1.自然线宽：能级的寿命带来的谱线的自然地展宽 △Ei △Ek 原子或分子在两能态上的运动近似用一个具有阻尼的谐振子描述。 洛伦兹线型 2.多普勒宽增宽： 发光原子或分子与接收器间的相对速度带来的接收到的辐射谱线的增宽我们称之为多普勒宽度。 高斯线型： （1）碰撞作用使发光粒子突然中断发光而缩短寿命造成能级展宽。 3.碰撞增宽： （2）由于碰撞使波列发生无规则的相位突变所引起的波列缩短，等效于寿命缩短。 洛伦兹线型： 例：氦氖激光器和CO2激光器的三种谱线增宽。 T=300K, Ne 原子6328?(632.8nm,红光)谱线不同机理的增宽: 此谱线主要机理是Doppler增宽 Absorbed Transmitted Reflected Incident light l0 l0 l0 l0 l ? l0 l ? l0 Elastic Inelastic 瑞利散射和拉曼散射 散射光强与?4成反比。 1.瑞利散射： 2.拉曼散射 在散射光中出现与入射光频率不同的散射光，这种现象称为拉曼散射。 h(?0 + ??) E0 E1 E1 + h?0 E2 + h?0 h ?? h?0 h(?0 - ??) 瑞利散射 斯托克斯散射 反斯托克斯散射 CCl4的Raman光谱图 储存环示意图 插入件：产生各类 不同特征的同步辐射 同步加速腔：加速 电子，并补充同步 辐射损失的能量 真空室：减少因残留气体 碰撞而损失光束线能量 四极磁铁：以透镜 机制聚焦光束线 弯转磁铁：使束流轨 道转弯，产生同步辐射 同步辐射 1. 辐射光的波长连续可调、范围宽； 2. 亮度高； 3. 准直性好； 4. 单色性好； 5. 偏振光； 6. 有特定的时间结构； 7. 稳定。 8.多用户 同步辐射特性： 入射狭缝 准直镜 物镜 棱镜 焦面 出射狭缝 f 分光系统 将由不同波长的“复合光”分开为一系列“单一”波长的“单色光”的器件。 1. 棱镜： 棱镜分光系统使辐射沿焦面呈非线性色散，短波的色散大于长波。 光栅 反射光栅 透射光栅 透光宽度 不透光宽度 光栅常数d — 大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件 光栅宽度为 l ，每毫米缝数为 m ，则总缝数 光栅 缝间干涉主极大就是光栅衍射主极大，其位置满足 — 光栅方程 多缝干涉主极大光强受单缝衍射光强调制，使得主极大光强大小不同，在单缝衍射光强极小处的主极大缺级。 缺级条件 如 缺级 缺级 缺级条件分析 三. 衍射和缝间干涉的共同结果 单缝衍射和缝间干涉的共同结果 几种缝的光栅衍射 斜入射的光栅方程 主极大条件 k = 0, 1, 2, 3… 缺级条件 最多明条纹数 p k=0 闪耀光栅 光栅分辨率： 入射狭缝S1 出射狭缝S2 球面镜M1 球面镜M2 反射光栅G（闪耀光栅） S1处于M1的焦平面处。 光栅单色仪 S2处于M2的焦平面处。 常用激光器由三部分组成： 工作物质 泵浦源 光学谐振腔 激光 激光器结构示意图 全反镜 半反镜 增益介质 泵浦灯 1.激光器的结构 按输出方式分： 脉冲输出 连续输出 按工作物质分 ： 半导体激光器 气体激光器 固体激光器 液体激光器 自由电子激光器 2.激光器的分类 按输出波长分： 紫外和真空紫外激光器 红外和远红外激光器 可见光激光器 X射线激光器 （1）方向性好 3. 激光的特性 （2）单色性好 (3) 亮度高 (4) 相干性好 4.激光器原理 Ei En 受激发射 受激辐射光放大 粒子数分布反转 受激发射占优势 为得到光放大,必须使 N2 ? N1 实现粒子数反转 电激励 化学激励 热激励 光激励 激励(又称泵浦) E1 E2 泵浦 三能级系统 E1 E3 E2 泵浦 亚稳态 E1 E4 E3 泵浦 亚稳态 E2 四能级系统 采用光激励方法： 受激和发光都在