原子分子光譜第八次

1、1郭福明原子與分子物理研究所 ,135144124632 光柵光柵反射光柵反射光柵透射光柵透射光柵透光寬度透光寬度不透光寬度不透光寬度光柵常數(shù)光柵常數(shù)d badab 大量等寬等間距的平行狹縫大量等寬等間距的平行狹縫( (或反射面或反射面) )構(gòu)成的光學(xué)元件構(gòu)成的光學(xué)元件光柵寬度為光柵寬度為 l ，每毫米縫數(shù)每毫米縫數(shù)為為 m ，則，則總縫數(shù)總縫數(shù)lmN光柵光柵回顧3縫間干涉主極大就是光柵衍射主極大，其位置滿足縫間干涉主極大就是光柵衍射主極大，其位置滿足kdsin, 3 , 2 , 1 , 0k 光柵方程光柵方程 多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)調(diào)制，使得主極大光多縫干涉主極大光強(qiáng)受單縫衍射光強(qiáng)

2、調(diào)制，使得主極大光強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的強(qiáng)大小不同，在單縫衍射光強(qiáng)極小處的主極大主極大缺級(jí)。缺級(jí)。kasindkaksinadkk2ad23ad6, 4, 2k9, 6, 3k缺級(jí)條件缺級(jí)條件如如缺級(jí)缺級(jí)缺級(jí)缺級(jí)缺級(jí)條件分析缺級(jí)條件分析, 3 , 2 , 1 kkdsin衍射和縫間干涉的結(jié)果衍射和縫間干涉的結(jié)果回顧4N=6,d=5a回顧5單縫衍射和縫間干涉的共同結(jié)果1 N20 N6 N5 N3 N2 N幾種縫的光柵衍射幾種縫的光柵衍射回顧6斜入射的光柵斜入射的光柵kd)sin(sin主極大條件主極大條件k = 0, 1, 2, 3N缺級(jí)條件缺級(jí)條件)sin(sinkakd)sin(

3、sin最多明條紋數(shù)最多明條紋數(shù))22()sin2(sinmaxdk)sin2 (sin max-dk1maxmaxkkNAB aNsin) 1(sin) 1(aN p回顧7-6-4-20246 k=0閃耀光柵 回顧光柵分辨率：8入射狹縫S1出射狹縫S2球面鏡M1球面鏡M2反射光柵G（閃耀光柵）S1處于M1的焦平面處。光柵單色儀S2處于M2的焦平面處?；仡?常用激光器由三部分組成：常用激光器由三部分組成： 工作物質(zhì)工作物質(zhì) 泵浦源泵浦源 光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔激光激光激光器結(jié)構(gòu)示意圖激光器結(jié)構(gòu)示意圖全反鏡半反鏡增益介質(zhì)泵浦燈1.激光器的結(jié)構(gòu)回顧10按輸出方式分：按輸出方式分：脈沖輸出脈沖輸出連續(xù)輸

4、出連續(xù)輸出按工作物質(zhì)分按工作物質(zhì)分 ：半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器氣體激光器氣體激光器固體激光器固體激光器液體激光器液體激光器自由電子激光器自由電子激光器2.激光器的分類按輸出波長(zhǎng)分：按輸出波長(zhǎng)分：紫外和真空紫外激光器紫外和真空紫外激光器紅外和遠(yuǎn)紅外激光器紅外和遠(yuǎn)紅外激光器可見光激光器可見光激光器X射線激光器射線激光器回顧11（1 1）方向性好）方向性好3. 激光的特性（2 2）單色性好）單色性好(3) (3) 亮度高亮度高(4) (4) 相干性好相干性好回顧12EiEnniEE 受激發(fā)射受激輻射光放大回顧13為得到光放大為得到光放大,必須使必須使2N1N回顧14E1E2泵浦回顧15E1E3E2泵

5、浦亞穩(wěn)態(tài)12EEhE1E4E3泵浦亞穩(wěn)態(tài)E232hEE回顧16回顧17補(bǔ)充18常用固體激光器：回顧19s2s1Nes3s12s32Hep2p3碰632.8nm共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移回顧電極加上高電壓后，毛細(xì)管中的氣體開始放電使氖原子受激，產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激光躍遷的是Ne氣，He是輔助氣體，用以提高Ne原子的泵浦速率203) 二氧化碳激光器工作物質(zhì)：工作物質(zhì)：CO2、N2和和He的混的混合物合物激光波長(zhǎng)：激光波長(zhǎng)：10.6微米、微米、9.6微米微米（遠(yuǎn)紅外光）（遠(yuǎn)紅外光）（利用基態(tài)的不同振動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)（利用基態(tài)的不同振動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，故光子能動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，故光子能量小）量?。┨攸c(diǎn)：特點(diǎn)：

6、激光器效率高、輸出能激光器效率高、輸出能量大、功率高量大、功率高。四能級(jí)、電激勵(lì)21224）染料激光器n有機(jī)化合物液體（染料）激光器，簡(jiǎn)稱染料激光器n染料激光器：若丹明6G、隱花青，豆花素n特點(diǎn)：激光波長(zhǎng)可調(diào)諧且調(diào)諧范圍寬廣、可產(chǎn)生極短的超短脈沖（3fs）、可獲得窄的譜線寬度n廣泛應(yīng)用到光生物學(xué)、光譜學(xué)、光化學(xué)同位素分離、全息照像等技術(shù)中，研究物質(zhì)的瞬態(tài)變化過程及微觀動(dòng)力學(xué)。23主要采用光泵浦，即用短脈沖寬度的閃光燈泵浦或其它激光器泵浦2425四能級(jí)26275）半導(dǎo)體激光器n半導(dǎo)體激光器以半導(dǎo)體為工作物質(zhì)，常用材料有GaAs（砷化鎵）、InP等。具有小型、高效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在光

7、纖通信、激光唱片、光盤、數(shù)顯、準(zhǔn)直等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 半導(dǎo)體激光器又稱為半導(dǎo)體激光二極管，或簡(jiǎn)稱激光二極管，英半導(dǎo)體激光器又稱為半導(dǎo)體激光二極管，或簡(jiǎn)稱激光二極管，英文縮寫為文縮寫為L(zhǎng)D (Laser Diode)LD (Laser Diode)，是實(shí)用中最重要的一類激光器，是實(shí)用中最重要的一類激光器 。 28利用半導(dǎo)體中載流子（電子或空穴）在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的受激躍遷而實(shí)現(xiàn)受激輻射光放大。（半導(dǎo)體中的電流是電子和空穴的移動(dòng)而形成的，稱為載流子。）29306）自由電子激光器31 0IOI LIzdz b增益介質(zhì)增益介質(zhì) zIzdI(z)z z+dz LIL eGZIzI0 zIIzzGdd327. 光學(xué)諧振腔的作用光學(xué)諧振腔的作用3334IxyITEM00IyIxTEM10yIIxTEM113536I3I1I0rr12)L a2(GerrII2104內(nèi)內(nèi)I4I2122104)L a(GerrII內(nèi)內(nèi))1ln()21 (21rrL aG閾閾內(nèi)內(nèi)3738激光技術(shù)發(fā)展：激光技術(shù)發(fā)展：隨著1962年利用調(diào)Q技術(shù)獲得了兆瓦、納秒量級(jí)的激光輸出和1964年又利用鎖模技術(shù)獲得了吉瓦、皮秒量級(jí)的激光輸出，人們的注意力集中到了共振研究上，原子已經(jīng)受到足夠強(qiáng)的擾動(dòng)以至于必需由非