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太赫兹检测技术 在冶金工业中的潜在应用 2014年10月18 日 摘要 一 背景简介 二 太赫兹时域谱仪 三 太赫兹检测技术的应用 四 太赫兹检测的特点 一 背景简介 能否穿越物质与粒 1 电磁波谱 子能量无关，与物 质的吸收特性有关。 光量子： 光子、太赫兹光子、微波光子 2 物质 原子 分子 晶体 无定型物质 物质 (固态)微观粒子的各种凝聚态 ● 微观粒子的能级是量子化的 单能级 微观粒子的能级示意 多能级 微观粒子的能级示意 3 电磁波与物质间的作用 (1)从微观角度看,光子与粒子的三种能级跃迁有关。 ●诱导吸收 在能级 E 上的粒子吸收一个光子，被激发到能级 E i k hν Ek 激发态 Ei 基态 光子能量 hν = E -E ，普郎克常数h=6.6260693×10-34 J·s k i ●自发辐射 在能级 E 上的分子自发地蜕变到能级 E ，并辐射出 k i 一个光子。 Ek hν E i 这里，辐射出的光子的方向、相位是任意的。 ●受激（诱导）辐射 一个频率（能量）恰当的光子，会诱导一个粒子从能级 E 到能级E 的跃迁。 k i hν Ek hν E i hν 此时，诱导出一个新的光子：频率、相位、方向与原光子完 全相同。 （在多能级系统中容易实现布居数目的反转，是激 光辐射的原理） 总之，量子力学的能级跃迁理论（传统力学中的共振理论） 是电磁波谱学（Spectroscopy）的基础。 Photon absorbed Photon emitted Photon absorbed Photon emitted E2 E2 + h