高分辨亚多普勒激光光谱学

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1、第六章高分辨亚多普勒激光光谱学6.1准分子束光谱学多普勒展宽的压缩当光的传播方向和分子运动方向垂直时，即可消除多普勒展宽。在实际的实验中，完全消除是不可能的，但可以大大压缩多普勒展宽。准分子束的多普勒展宽其中，热平衡下分子对应的多普勒展宽为超声速激光光谱学膨胀前后能量守恒超声速激光光谱学绝热膨胀后快离子束激光光谱学假定二个离子以不同的热速度从离子源出发在外加电压作用下被加速，加速后它们的动能是快离子束激光光谱学若满足初始速度分散量会被大大减小。6.2饱和光谱学饱和光谱学是基于用可调谐激光器泵浦，并把频率调谐到分子的非均匀展宽跃迁谱线上，实现选择饱和的一种光谱

2、技术。均匀饱和半宽度饱和吸收系数非均匀谱线轮廓的饱和运动分子坐标中的波的频率分子吸收考虑均匀线宽时若选取光的传播方向为Bennet孔饱和吸收系数驻波与分子相互作用无多普勒饱和光谱学兰姆凹陷半宽度线心处无多普勒饱和光谱学内调制荧光技术腔内吸收6.3偏振光谱学偏振光谱学的信号主要来自偏振抽运波感生的折射率的变化。偏振光谱学的实验装置示意图这种抽运过程产生的不相等的饱和，由此导致M个支能级的非均匀粒子数分布，等价于角动量J取向的各向异性分布。这样的各项异性分布对入射线偏振探测束是双折射的，入射束通过它后偏振面要稍微转动。探测光由于吸收分子的各项异性M分布而经历双折

3、射。仅在这种情况，探测光的偏振面稍微转动一个角度。因此，每当激光频率扫描过分子吸收线中心频率时，探测器接收到一个无多普勒的信号。6.4多光子光谱学多光子过程双光子过程（a）分布激发，（b）双光子吸收常常用二步跃迁过程来描述双光子跃迁。即从初态，经过一个虚能级到末态。双光子跃迁可以到达的受激能级具有单光子偶极辐射禁戒的宇称。如果参与的光子来自可见或者紫外激光，则多光子光谱学可以达到的光谱范围延伸到真空紫外区域。参与的光子以动量适当组合，可以得到无多普勒多光子光谱学。多光子光谱学对研究原子和分子光谱有一些明显的优点。来自波矢为偏振矢为强度为的两个光波的光子在分子

4、的基态和受激态间感生双光子跃迁，其几率为双光子跃迁第一个因子给出双光子跃迁的光谱轮廓。第二个因子描述双光子跃迁的跃迁几率。通常选择频率，以便虚能级与一个实的分子本征态接近。这很大地增大了跃迁几率。双光子跃迁的初末态具有相同的宇称。假设分子相对实验室坐标系以速度v运动，在运动分子的参考坐标中，波矢为k的电磁波的频率会发生多普勒频移同时吸收二个光子，发生跃迁的条件对于等频率反向进行的二束光波，则多普勒频移为零，意味着一切分子在同样的和频处吸收，而与速度无关。无多普勒双光子跃迁虽然双光子跃迁的几率一般远低于单光子跃迁的几率，但是一切在吸收态的分子都能对信号作贡献这

5、一事实，却可远远弥补较低的跃迁几率。所以在适当的条件下，信号振幅甚至可以大于饱和信号的振幅。无多普勒三光子光谱学的可能装置无多普勒多光子跃迁当运动分子同时与波矢为ki的几个平面波相互作用时，总的多普勒频移是如果满足则总频移为零。双光子跃迁的谱线轮廓双光子跃迁几率为若反射束与入射束具有相同的强度和相同的偏振入射束反射束入射束反射束二个光子分别来自入射束和反射束二个光子都来自入射束二个光子都来自反射束洛伦兹型的无多普勒轮廓多普勒增宽背景