激光光谱学课件 第五章-modify
激光技术PPT模板讲义
PTM运转方式： 1. 优点：脉冲宽度窄,峰值功率高 2. 缺点：能量释放时刻难以控制,脉冲噪声大,光束质量难控制
5.3.4 调Q技术的其它功能
调Q的基本功能是获得窄脉宽、高峰值功率的巨脉冲，Q开关不 仅能有效的控制激光能量和功率特性,还可以控制激光的空间和 频率特性
1. 选横模的功能:在临界激光 预激光 状态产生基横模种子,接着Q 开关完全打开,使种子放大,得到功率足够高的基横模激光，
5.4.2 调Q晶体的电极结构
1. KDP类晶体大多采用纵向应用,采用环状电极结构， 2. LN类晶体采用横向应用,采用平板电极结构，
5.4.3 对激光工作物质的要求
1. 储能密度高,上能级寿命长， 2. 抗损伤阈值高，
5.4.4 对光泵浦灯的要求
1. 效率高,与激光工作物质光谱匹配好， 2. 寿命长,可靠性高，
2. 选单纵模的功能 3. 开始时,Q开关处于不完全关闭的状态，在靠近中心频率附近
形成单纵模振荡,而后Q开关完全打开,以之为种子获得单纵模脉 冲激光输出，
第四节 设计电光调Q激光器应考虑的问题
5.4.1 调Q晶体材料的选择
1. 消光比高,晶体折射率的均匀性好 2. 透过率高， 3. 半波电压低,驱动功率低， 4. 抗破坏阈值高， 5. 晶体防潮,KDP类晶体易潮解,LN晶体不潮解
实现方式一：
1. 储能过程 首先电光晶体上不加电压,积累反转粒子数,而后在电光晶体上加 上半波电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
2. 释放过程 当腔内激光振荡的光子密度达到最大值时,迅速撤去晶体上的电 压,腔内存储的最大光能量瞬间透过棱镜P2而耦合输出，
实现方式二：
1. 储能过程 首先电光晶体上加/4电压,Q开关处于关闭状态,积累反转粒子 数,而后瞬间撤去电压,Q值突增,激光振荡迅速形成，
《激光光谱学》课件
光电子学
激光光谱学在光电子学中广泛应用于激光器、太阳 能电池和光纤传感等技术。
总结与展望
激光光谱学是一门强大的科学工具，在各个领域中发挥着重要作用。随着技术的不断进步，我们对光谱学的理 解和应用将会不断深化。
通过激光光谱分析，我们可以准确检测物质的组成和浓度，应用于环境监测和化学分析等领 域。
信息传输
激光被广泛用于光纤通信，带来高速、稳定的数据传输。
激光光谱的原理与技术
1
激光共振拉曼光谱
2
ห้องสมุดไป่ตู้
激光共振拉曼光谱分析技术可以检测分
子的振动模式，用于反应动力学和材料
表征研究。
3
激光诱导荧光光谱
通过激光光谱技术，可以观察分子的发 光行为，用于药物研究和生物成像等应 用。
激光吸收光谱
激光吸收光谱通过测量物质吸收激光的 能量变化，用于化学反应研究和气体检 测等领域。
激光光谱在科学研究中的应用
分析化学
激光光谱学在分析化学中用于定量分析、物质鉴别 和纯度检验。
生物学与医学
激光光谱学在生物学和医学领域中有广泛应用，如 激光手术和细胞成像。
激光光谱在工业应用中的应用
材料科学
《激光光谱学》PPT课件
探索激光光谱学的奥秘，了解其基础概念，以及在科学研究和工业应用中的 重要性。
光谱学的定义
光谱学是研究光的性质和相互作用的科学领域。通过对光的分析，我们可以 深入了解不同物质的特性和结构。
激光的特性及应用
高度聚焦
激光光束具有高度聚焦的特性，可用于精确操作和微创治疗。
激发光谱分析
度高二物理粤教选修激光ppt正式完整版
积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳， 1、利用单色性、相干性：拍频技术（可精密测定各种移动、
激光发射器
我们知道，两束相干光产生的叠加效果与两束光通过的路程差有关，只要其中一束光通过的路程改变半个波长，干涉条纹就会发生明 显变化：原来的明条纹变成暗条纹．所以，利用干涉现象可以精确测定物体的长度．由于激光的单色性很好，所以测量的精度很高， 利用激光测量几米的长度，测量精度可以小于0. 2. 激光束的光线平行度极好，从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm多的光斑，因此激光在地面上传 播时，可以看成是不发散的． 激光通信又称光纤通信，正在被广泛应用，它用极细的玻璃光导纤维制成的光缆代替金属电缆，用激光作载波代替电流传输信息．比 较以往的通信技术，激光通信具有4个显著的特点：信息容量大，一束光导纤维可容纳100亿路 ； 激光通信又称光纤通信，正在被广泛应用，它用极细的玻璃光导纤维制成的光缆代替金属电缆，用激光作载波代替电流传输信息．比 较以往的通信技术，激光通信具有4个显著的特点：信息容量大，一束光导纤维可容纳100亿路 ； 光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态，它会以光子的形式将能量发射出去。 2、利用平行度好、亮度高：测距、激光雷达、读取vcd机、 所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万 倍． 由于激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰． 由于激光束的高度平行性及极强的单色性，因此激光是最好的相干光，用激光器作光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效 果． 全息照片、工业探伤、激光全息摄影等 也是一种致盲兼软杀伤武器 由于激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰． 光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态，它会以光子的形式将能量发射出去。 1、利用单色性、相干性：拍频技术（可精密测定各种移动、 保密性能好，要想截获在光缆中传输的激光是十分困难的． 保密性能好，要想截获在光缆中传输的激光是十分困难的． 由于激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰．
高分子材料表征第五章激光拉曼光谱法PPT课件
例如波长为500nm(波数20000cm-1)的入射光
激发了一个1000cm-1的振动后，散射频率是
19000cm-1。在拉曼光谱中测定的是，将其作
为横坐标．把射频率的位置作为零，纵坐标是
拉曼散射强度。
精选PPT课件
3
（二）拉曼光谱与红外光谱的比较
• 拉曼光谱与红外光谱同属分子振动光谱。红外光 谱法定性解析的三要素(即频率、强度和峰形)也 适用于拉曼光谱解析。拉曼位移相当于红外谱带 的吸收频率，每条谱带都相应于分子中某官能团 的振动。对大多数官能团如O—H、N—H、C—H、 C=C等拉曼伸缩带和红外吸收带是一致的，有时 在数字上还非常接近，如酮羰基的伸缩振动在红 外光谱中位于1710cm-1，在拉曼光谱中无论入射 光频率如何,拉曼位移量的位置总在1710-40cm-1。
精选PPT课件
39
紫外光谱分析
• 紫外光的能量较高．在引起价电子跃迁的同 时。也会引起只需要低能量的分子振动和转 动。结果是紫外吸收光谱不是一条条谱线。 而是较宽的谱带。
• 让不同波长的紫外光连续通过样品，以样品 的吸光度A对波长 作图，就得到紫外吸收光 谱。
精选PPT课件
40
紫外光谱分析
精选PPT课件
精选PPT课件
14
高分子材料的定性分析
精选PPT课件
15
高分子材料的定性分析
• 根据选择定则，具有对称中心的基团的非 对称振动，红外是活性的而拉曼是非活性 的；对这些基团的对称振动，红外非活性 而拉曼活性；对没有对称中心的基团，红 外和拉曼都是活性的。因而一般来说，分 子和各基团的对称性愈高，红外与拉曼光 谱的区别就愈大。
E6.623108 4 （ EV) 3107
精选PPT课件
激光光谱学
第一张基本概念：1.能级寿命是指自发辐射能级寿命，能级寿命与自发辐射系数互为倒数关系。
2.自发辐射与受激辐射的区别：(1)受激跃迁与自发辐射，前者与外场揉(谬)有关，而后者则只取决于原子、分子系统本身，与外场揉(谬)无关。
理论和实验证明受激辐射光子与入射光子具有四同（同频率、同位相、同波矢、同偏振），即受激辐射光子与入射光子属于同一光子态（光波模式），受激辐射光是相干光，而自发辐射是非相干的随机过程。
(3)自发辐射系数A21与受激跃迁系数的关系：在热平衡条件下，能级E1、E2的粒子数N1、N2应保持平衡，则有: 3. 光子简并度n 为受激辐射几率与自发辐射几率之比，前者产生相干光子，后者产生非相干光子。
4. 激光器的三要素：（1）工作物质(气体、固体、液体、半导体等);(2）泵浦源：二者可实现粒子数反转，实现光放大。
（3）激光谐振腔 ---实现选模和光学正反馈。
5.线宽：分布函数半最大值所对应的频率宽度叫线宽—半最大值全宽，线宽内部分叫谱线的核,外部部分叫翼。
6.光谱学中常见的谱线展宽有：自然展宽、碰撞展宽、 Doppler 展宽。
自然加宽：由于自发辐射的存在，导致处于激发态的粒子具有一定的寿命，使得所发射的光谱具有一定的线宽称为自然加宽。
7.碰撞又分为弹性碰撞和非弹性碰撞：弹性碰撞，碰撞对之间没有通过无辐射跃迁所进行的内能交换时，称为弹性碰撞。
非弹性碰撞，碰撞对A 、B 在碰撞期间，A 的内能完全的或部分的转移给了B(或成为B 的内能或转变为A 、B 的平动动能)，有内能变化，称为非弹性碰撞，也叫淬灭碰撞。
小距离弹性碰撞主要引起谱线加宽，而大距离弹性碰撞主要引起频移。
8.Doppler 加宽：由于气体原子、分子的热运动而具有一定的速度分布，一定速度的粒子相对于探测器来讲，都会产生Doppler 频移，这样具有一定速度的粒子只对谱线的某一频率范围有贡献，总体效果使得谱线加宽，Doppler 加宽的谱线线型为高斯线型。
激光光谱学 第五章
场与原子相互作用的全量子理论
在场与原子相互作用中,一些问题,例如自发 辐射，用量场论是不能解释的。
本章复习场的量子化，解释自发辐射问题。 在研究强共振场作用下的共振荧光问题和吸 收问题。
5.1场的量子化与自发辐射
5．2强场下的共振荧光
一个原子处于强共振场中，有关的一对能级间将发生Rabi跃迁，这不 能用微扰方法处理。同时，上能级还有自发辐射。强的共振场将影响自 发辐射发出的荧光。这又不能用半径典方法研究。下面我们采用一种 dressed atom观念作全量子方法的分析。
说明:
图5.4
w 增益 吸收
(弱场)
能级在强共振场中的分裂，也可理解为一种交流Stark效应。
所谓dressed atom法，是把共振场与原子看作是一个系统，它们之间的 相互作用看作内部的作用。在这观点下，分析该体系的行为。
讨论 1) 场对原子能级的影响
无外场 波函数
图5.1 dressed atom 能级
2) 共振 AC Stark effects
5.3 强场下的吸收谱
Chapter 5
复习: 激光中常用近似
1)二能级近似 2) 原子之间没有直接作用 3) 电偶极近似 4) 旋转波近似
5)慢变振幅近似 6)绝热近似
半经典理论的进一步深入:
M-B:光由麦克斯韦方程或者场方程，极化强度是光场 的辐射源，而极化强度又有大量原子的偶极矩决定。 原子的偶极矩由光学布洛赫方程描述。
激光光谱教学大纲
激光光谱教学大纲一、课程名称：激光光谱 Laser Spectroscopy二、课程编码：三、学时与学分：40 学时/2.5学分四、先修课程：量子力学，光学，光电探测与信号处理五、课程教学目标光谱学是关于光吸收、发射过程的频域信息的一门学问，在原子分子物理、化学、光电子学、材料、等离子体物理以及天体物理等方面均有重要的应用。
激光的诞生，使光谱探测范围、灵敏度、分辨率等因素发生根本性的变化，极大地扩展了光谱分析的能力，形成了一门新兴的学科–激光光谱。
激光光谱课程的教学目标，是在掌握光谱学基本概念和原理、光谱分析测试基本技术手段的基础上，进一步学习激光光谱的原理和技术，掌握利用激光光谱技术研究物质结构、状态及其变化发展过程的技能。
通过本课程的学习，可望进一步巩固在光学理论及技术应用方面的基础，加强对光辐射的理解，提升光辐射探测和处理的能力。
课程具体包括光吸收与发射、光谱学基础、激光光谱中的激光器、激光吸收光谱、激光荧光光谱和激光等离子体发射光谱、无多普勒展宽光谱、激光拉曼光谱以及光电离光谱技术等多方面的内容。
六、适用学科专业：光信息科学与技术光电信息工程七、基本教学内容与学时安排第一章绪论光谱学与激光光谱技术的历史与发展状况（1学时）第二章光的吸收与发射（1学时）2.1 吸收、自发辐射与受激发射,偏振与相干性；2.2 半经典描述；2.3 线宽与线形。
第三章光谱学基础（6学时）3.1 分子对称性，群论初步；3.2 气体分子光谱：转动光谱、振动光谱、电子光谱。
第四章光谱仪与弱信号监测仪（4学时）4.1 光谱仪：光栅光谱仪、干涉仪；4.2 弱信号探测方法。
第五章光谱技术中的激光光源（4学时）5.1 光谱学中常用的激光光源；5.2 光源的非线性扩展；5.3 激光波长、线宽的测量。
第六章激光吸收光谱技术（6学时）6.1 基本吸收光谱技术；6.2 高灵敏度吸收光谱技术；6.3 耦合双共振与快速吸收光谱技术；6.4 外场扫描吸收光谱技术；6.5 光声与光热光谱技术。
激光光谱技术和应用 课件
绪论
为什么要研究光谱？
光谱是从微观角度研究物质世界的一种重要手段；光谱学是研 究物质和电磁波相互作用的科学。
光谱从何而来？
每一种分子、原子都有它固有的频谱特性。对物质结构的表征 和研究也都依赖于光谱学。
什么是激光光谱
1960年，第一台红宝石激光器的 问世，成为光谱学发展的新纪元。
2. 多原子分子中的能级跃迁
多原子分子的能级的数目随分子中原子数的增加变得非常之多， 因此具有很多复杂的能级结构。它们的谱线不再有线系的外观， 也没有规整的吸收轮廓线。
在受到光激发之后，分子 跃迁到单重电子激发态的 某个振动能级上。处于高 能级的分子基本通过辐射 的、非辐射的或振动弛豫 三条途径耗散其能量。
处于能级2的自发辐射寿命为 2 1 A21
2. 受激发射和吸收过程
与自发辐射不同，受激发射是在外 界辐射场的激发下发生的发射过程。
W 21B 21
吸收是与受激发射相反的过程。
W 12B 12
3. 爱因斯坦跃迁系数间的关系
原子因吸收辐射场能量从低能 级跃迁到高能级。
平面电磁波的能流密度（单位时间
流过单位面积的能量），即坡印廷
矢量S.
SEH r10r0n crrn
光强 I
I c nr
电磁场的动量
当电磁波照射到金属表 面时，导体会受到辐射 压力，电场分量产生传 导电流 j，磁场分量对该 电流施加洛伦兹力 f。
f jB 方向与电磁波传播方向一致。
3. 等离子体的光谱发射机制 等离子体是原子分子集团处 于高度电离的状态，它是物 质存在的第四种形式。
在等离子体的高温与高度电 离的状态下，原子的发射光 谱具有许多新的特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
说明:
图5.4
w 增益 吸收
(弱场)
能级在强共振场中的分裂，也可理
在场与原子相互作用中,一些问题,例如自发 辐射，用量子场论是不能解释的。
本章复习场的量子化，解释自发辐射问题。 在研究强共振场作用下的共振荧光问题和吸 收问题。
5.1场的量子化与自发辐射
5．2强场下的共振荧光
一个原子处于强共振场中，有关的一对能级间将发生Rabi跃迁，这不 能用微扰方法处理。同时，上能级还有自发辐射。强的共振场将影响自 发辐射发出的荧光。这又不能用半径典方法研究。下面我们采用一种 dressed atom观念作全量子方法的分析。
所谓dressed atom法，是把共振场与原子看作是一个系统，它们之间的 相互作用看作内部的作用。在这观点下，分析该体系的行为。
讨论 1) 场对原子能级的影响
无外场 波函数
图5.1 dressed atom 能级
2) 共振 AC Stark effects
5.3 强场下的吸收谱
Chapter 5
复习: 激光中常用近似
1)二能级近似 2) 原子之间没有直接作用 3) 电偶极近似 4) 旋转波近似
5)慢变振幅近似 6)绝热近似
半经典理论的进一步深入:
M-B:光由麦克斯韦方程或者场方程，极化强度是光场 的辐射源，而极化强度又有大量原子的偶极矩决定。 原子的偶极矩由光学布洛赫方程描述。
图5.3 （1）在强共振（近共振）场作用下，原子吸收线形也有很大变化。 仍以dressed atom模型来分析。用一束强激光（频率）照射原子束， 以制备dressed atom体系。另用一束弱激光（频率可调）观察吸收线。 把弱激光光子看作是体系之外的。于是发生如图5.3的跃迁需要了解各 能级上粒子数。为此，先求出波函数。不难求出