激光光谱学课件 第九章
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《激光光谱学》课件
激光光谱学在材料科学中用于材料表征、纳米技术 和光电子学等领域。
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
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
第九章 双光子吸收.
第九章 双光子吸收9.1 双频双光子吸收在一般情况下，可假定两个入射光波的频率不同，为1ω和4ω。
这时双光子荧光的频率为410ωωω+= （9-1）考虑线性吸收可略情况（为什么？）。
因为双光子吸收很弱，约10-7的光能被吸收，而且荧光也较弱，所以只须考虑两个入射的光波。
这时，耦合波方程为)||2||(83421)3(41424)3(44444E E E E cn i dz dE χχω+= （9-2） )||2||(83124)3(14121)3(11111E E E E cn i dz dE χχω+= （9-3） 1.06μm若丹明6G KDP 晶体双光子荧光 倍频0.53μm或421)3(4144424)3(44444||43||83E E cn i E E cn i dz dE χωχω+= （9-4） 124)3(1411121)3(11111||43||83E E cn i E E cn i dz dE χωχω+= （9-5）用*4E 乘（9-4）两边，用*1E 乘（9-5）两边，得2421)3(414444)3(44444*4||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω+=（9-6）2124)3(141141)3(11111*1||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω+= （9-7）两边取共轭，得（根据上图及（9-1）式，1ω，4ω，11ωω+，44ωω+皆 远离介质的共振频率，)3(44χ和)3(11χ皆为实数）2421*)3(414444)3(4444*44||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω--=（9-8）2124*)3(141141)3(1111*11||||43||83E E cn i E cn i dz dE E χωχω--= （9-9）（9-6）+（9-8），（9-7）+（9-9）得2421")3(414424||||23||E E cn dz E d χω-= （9-10） 2124")3(141121||||23||E E cn dz E d χω-= （9-11）")3(41χ是)3(41χ的虚部，")3(14χ是)3(14χ的虚部。
周炳坤激光原理与技术课件第九章 典型激光器与激光放大器
钕玻璃中Nd3+的吸收谱：
三、Nd:YVO4激光器
——掺钕钒酸钇激光器 优点：受激发射截面大，是Nd:YAG的5倍 在 λ = 809nm 存在很强的吸收带，更适用激光管泵浦，YVO4 是双折射 晶体，激光输出 π 方向偏振光，可避免多余的热致双折射
四、Nd:YLF激光器
• Nd:YLF（Nd:Li YF）发射 1053nm波长激光，与掺Nd的 磷酸玻璃的峰值增益相匹配， 适用于制作激光放大器 Nd:YLF的荧光寿命是Nd:YAG 的2倍，适合于激光二极管抽 运，由于荧光寿命长，Nd:YLF 提供的储能是Nd:YAG的两倍 Nd:YLF能级及其跃迁图 发射1053nm和1047nm。可用 腔内起偏器选择
Ar+激光器输出功率随放电电流变化曲线
Lexel Argon Laser
§9.2.3 二氧化碳激光器
一、 CO2激光器的特点
• • • • • • • 属于气体激光器，分子激光器 波长 9－11um，最常见10.6um 效率高 光束质量好 功率范围大（几瓦～几万瓦） 运行方式多样 结构多样
（a）同轴泵浦 （b）傍轴泵浦
• 钛宝石激光器的应用——双端差分吸收激光雷达
§9.2 气体激光器
主要气体：He-Ne、CO2、Ar+、Kr、He-Cd、N2等 优点：气体光学均匀性好 光束质量好：单色性高，相干性好，光束稳定性好 功率大：如CO2激光10.6um可达Kw以上 寿命长 激励方式： 导电激励为主 气体放电激励： 热激励 化学激励
三、抽运方式 1、气体放电灯（闪光灯）激励——光泵
常用氙灯、氪灯
泵浦光源应该满足两个基本条件：
(1)、闪光灯光泵应与激光物质吸收谱重合
高压氙灯的发射光谱
激光拉曼光谱分析ppt课件
12
2 拉曼效应（10）
拉曼散射的多个不同的波数
13
2 拉曼效应（11）
拉曼散射的多个不同的波数
14
3 拉曼光谱仪（1）
1）激光光源：氩离子激光器，激光波长 514.5nm（绿光）, 氦氖激光器，激光波长 488.0nm（紫光）。
激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很 细的一束。 照射在样品上的一个点（1微米区域），因 此把激光拉曼光谱又称之外激光拉曼微探 针：Laser Raman Microscopy （LRM）
20
5 红外与拉曼比较（1)
1 都是研究分子结构（化学键）的分子振动、 转动光谱。 2 红外光谱是吸收光谱，拉曼是发射光谱 3 拉曼的频谱范围宽 10－4500cm－1，红外
的窄 200－4000cm －1 。
21
5 红外与拉曼比较（2)
4 拉曼的激发波长可以是可见光区的任一 激发源，因此其色散系统比较简单，（可 见光区），而红外的辐射源和接收系统必 须放在专门封闭的装置内。
李子 坡
20907011024
1
激光拉曼光谱
1 概述 2 拉曼效应 3 拉曼光谱仪 4 拉曼光谱图 5 红外与拉曼比较
2
Hale Waihona Puke 概述1800年，英国科学家W. Herschel 在 测色温时(即波长越长，所具有的温 度越高)，发现了红外光，Infra－Red。
由于存在红外非活性的问题，因此 人们又继续研究探索，在1928年的时 候，由印度科学家V. C. Raman发现了 拉曼效应，并获得1930年度Nobel物 理奖。
15
3 拉曼光谱仪（2）
2）仪器原理
16
4 拉曼光谱图（1）
17
4 拉曼光谱图（2）
2 拉曼效应（10）
拉曼散射的多个不同的波数
13
2 拉曼效应（11）
拉曼散射的多个不同的波数
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3 拉曼光谱仪（1）
1）激光光源：氩离子激光器，激光波长 514.5nm（绿光）, 氦氖激光器，激光波长 488.0nm（紫光）。
激光的特点：偏振光，强度大，可聚集成很 细的一束。 照射在样品上的一个点（1微米区域），因 此把激光拉曼光谱又称之外激光拉曼微探 针：Laser Raman Microscopy （LRM）
20
5 红外与拉曼比较（1)
1 都是研究分子结构（化学键）的分子振动、 转动光谱。 2 红外光谱是吸收光谱，拉曼是发射光谱 3 拉曼的频谱范围宽 10－4500cm－1，红外
的窄 200－4000cm －1 。
21
5 红外与拉曼比较（2)
4 拉曼的激发波长可以是可见光区的任一 激发源，因此其色散系统比较简单，（可 见光区），而红外的辐射源和接收系统必 须放在专门封闭的装置内。
李子 坡
20907011024
1
激光拉曼光谱
1 概述 2 拉曼效应 3 拉曼光谱仪 4 拉曼光谱图 5 红外与拉曼比较
2
Hale Waihona Puke 概述1800年，英国科学家W. Herschel 在 测色温时(即波长越长，所具有的温 度越高)，发现了红外光，Infra－Red。
由于存在红外非活性的问题，因此 人们又继续研究探索，在1928年的时 候，由印度科学家V. C. Raman发现了 拉曼效应，并获得1930年度Nobel物 理奖。
15
3 拉曼光谱仪（2）
2）仪器原理
16
4 拉曼光谱图（1）
17
4 拉曼光谱图（2）
激光光谱学的基础和技术PPT模板
10 第七章可调谐相干光源
第七章可调谐相干光源
7.1基础和概述
7.4可见和紫外光谱范围中的调谐方 法
12 43
7.2可调谐红外光源
7.2.1半导体激光器 7.2.2自旋反转喇曼激光器 7.2.3差频分光计 7.2.4光参量振荡器 7.2.5高压气体激光器
7.3染料激光器
11
第八章激光吸收光谱技术
附录一部分物理常 数
17 附录二本书所用单位缩写
附录二本书所用单 位缩写
18 参考文献
参考文献
感谢聆听
02 03
04
2.3吸 收．受激 发射和自 发发 射．爱因 斯坦系数
2.4辐射测量的基本 概念
第二章光的发射和 吸收
2.7吸收和色ห้องสมุดไป่ตู้ 2.8跃迁几率的测量和计算 2.9相干性
第二章光的 发射和吸收
2.7吸收和色散
2.7.1折射率 的经典模型
2.7.3爱因斯 坦系数和振 子强度
2.7.2振子 强度
9.1激光光学抽运
1
9.3受激能态的光谱技术
9.3.1分级激发
9.3.2双共振方法
3
9.3.3激光能级交叉光 谱技术
2
9.2激光感生的荧光
4
9.4碰撞过程的光谱技术
13
第十章高分辨无多普勒激 光光谱技术
第十章高分辨无多 普勒激光光谱技术
10.1准直分子束中的光谱技术
10.2饱和光谱技术 10.2.1非均匀谱线展宽时的饱和
激光光谱学的基础和技术
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 目录
目录
02 译者的话
译者的话
03 序言
序言
激光光谱学PPT课件PPT课件PPT学习教案
Wif
π
3 2 0
|
f
| m | i |2
( fi ) Bif ( fi )
Einstein 吸收系数 ：
Bif
π
3 2 0
|
f
| m | i |2
由Einstein关系， 自发辐射系数：
Afi
2
3 fi
3 0c3
gi gf
| f | m | i |2
2
3 fi
3 0c3 g f
S
其中： S gi | f | m | i |2 | f | m | i, m |2 ,
激光光谱学PPT课件PPT课件
会计学
1
激光光谱学参考书： 《激光光谱学原理和方法》黄世华 编著 其它参考书目： 1．《激光光谱学的基础和技术》W. Demtroder（戴姆特瑞德）著；黄潮 译 Chap. 1－3。 2．《光的量子理论》R. Loudon 著；于良 等译 Chap. 1，3，8，9。 3.《近代量子光学导论》彭金生 李高翔 著 Part. I Chap. 1，2；Part. II, Chap.1 4．《量子力学》 曾谨言 编著 Chap. 11，量子跃迁 5．《光学》 赵凯华 钟锡华 著 Chap. 2，4，5，8，9 6．《超短脉冲激光器原理及应用》 J. 赫尔曼；B. 威廉 著 Chap.1－4，8，9 7.《激光物理学》 邹英华 编著 Chap. 1，4，6－10 8．《 Laser and Electro-Optics 》Christophor C. Davis Chap. 1，2，6，23， 9.《概率论与数理统计》 10.《电动力学》 曹昌淇 著 11.《Electricity and Magnetism》Berkeley Physics Course Vol.2, E. M. Purcell Chapter. 6，7，9，10。
激光光谱技术和应用 课件
激光光谱技术和应用
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。
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。
激光吸收光谱技术PPT课件
1 e kT
hc0
1 e kT0
R(T ) A1 S1 T0, 1
hc
E1 E2
1
1
e
k
T T0
A2 S2 T0,2
33
第33页/共85页
激光光谱的用途（3）
测量温度
Laser sp第ectr3o4sc页opy/共and8i5ts页application
34
提高激光光谱的探测灵敏度的方法：
ln( I0 ) SXP L
I
1、压制噪声 2、选择S 3、增大吸收路径
35
第35页/共85页
第二节 高灵敏度吸收光谱技术
1. 频率调制光谱技术 1.1 基本原理
透过吸收池的光强来获得吸收光谱的背景噪声来源： ① 吸收池窗的吸收； ② 激光强度的起伏； ③ 吸收池内被测分子的密度起伏。 由于背景噪声的频谱在低频段，采用对激光频率
• 如：将入射激光I(υ)分成探测光束I1(υ)=βI(υ)与参考光束I2 (υ)=(1-β)I(υ) ，β为分束器的分束比。参考光 束I2(υ)直接到达探测器PD2; 探测光束I1(υ)在穿过样品池后到达探测器PD1，光强为I1′(υ) ，设被样品吸收 的光强为ΔI(υ) ，则
I1'( ) I1( ) I ( )
38
第38页/共85页
调制光谱技术：波长调制光谱与频率调制光谱。 两者的主要差别：调制频率和调制幅度
波长调制：调制幅度大(接近被测谱线的线宽)，而调制 频率较低(数kHz到数十kHz) ； 频率调制：调制幅度较小但调制频率很高(~数百MHz， 与被测谱线的线宽相当) 。 频率调制在数百MHz的频率调制，各种噪声已降低到可 忽略的水平，因此可以达到高的检测灵敏度。但频率调 制光谱的解调困难，检测结果的分析比较复杂，因此波 长调制光谱相对实用。
第九章质谱
折射率 ：nr r nr'i
nr ' 1
Ne2 0 me0
(0
0 )2 (
/ 2)2
色散
反常色散区是 吸收极大区
Ne2 0 me0
(0
/2 )2 (
/ 2)2
吸收
第三节 能级跃迁
1、原子数的布居
处在热平衡状态的原子体系，原子数按能级的分布服从玻耳兹曼分布。
Ni gi exp( i / kBT ) 高能级m和低能级n上的原子数之比为
质谱仪(Mass spectrometry)是对电离的原子、分子以及分子的碎片进行测量。 利用带电粒子在磁场或电场中的漂移，来确定它们的荷质比。 质谱仪有磁式、四电极的与飞行时间的等多种类型。 在激光质谱检测中最常用的是四极质谱仪与飞行时间质谱仪，尤其是后者。
1 四极质谱仪
用四根相互平行、平直性良好的金属棒电 极组成，电极截面为对称双曲面（也可用 圆形面代替） 相对两组电极上加上大小相等、极性相反
T
2
2mU 0 qEs
初始动量导致的时间展宽TE 正好等于两个相邻质量数的质量峰时间差的时 候，此时对应的质量数即为最大可分辨质量:
最大可分辨质量数为
M
T 2T
M
1 4
Ut
(k0
1
U0 k0
k0 1 d ) k0 k0 s0
飞行时间质谱仪的质量分辨本领实际上是由离子的空间和能量分布共同决定的。
直线式
(1)电离区：即 G0 G1 之间的部分，一般在20mm左右 (2)加速区：即 G1 G2 之间的部分，使具有不同荷质比的离子速度不同。
（3）自由飞行区：G2-MCP之间的部分，电场为零（离子自由漂移），速度不同的离子 经过这段区间所需要的时间不同
激光拉曼光谱课件PPT
9
Raman光谱的基本原理
激发虚态
h(0 - )
E1 + h0
h0
E0 + h0
h0 h0
E1
V=1
E0
V=0
Rayleigh散射
h0 + Raman散射 h
Rayleigh散射是光子与物质分子发生弹性碰撞，当在碰撞过程
中没有能量的交换，光子的频率不变，仅改变方向。也就是说，
当处于E0或E1的分子，受hv0入射光子激发跃迁到E0+h0，E1+h0 的激发虚态，由于其不稳定，马上又返回相应能级E0和E1能级，
把吸收的能量又以光子的形式释放出来an光谱的基本原理
激发虚态
h0
E1 E0
E1 + h0 E0 + h0
h0 h0 V=1 V=0
Rayleigh散射
h(0 - )
h0 + Raman散射h
而Raman散射是光子与物质分子产生非弹性碰撞，他 们之间产生能量的交换，光子不但发生了方向上的改变， 而且能量会减少或增加。如上图所示，受激到激发态的 分子不是按照相应得返回到受激前的能级，这就会使入 射频率与散射光频率不同，产生一个能量差。
2021/3/10
11
Raman光谱的基本原理
Raman散射
Raman散射的两种 跃迁能量差：
E1 + h0 E0 + h0
①当入射光子(hv0)把处 h(0 - )
于E0能级的分子激发到E0+
hv0能级，因这种能态不稳 定而跃回E1能级，其净结 果是分子获得了E1与E0的
E1 V=1 E0 V=0
光的散射现象
当一束单色光通过透明介质时，大部分光透过或反射而小部分 光会被样品在各个方向上散射，在透射和反射方向以外出现的光就 称散射光。
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章动的名称来源于磁共振，由于光濒现象可用光学Bloch方 程描述，我们即用矢量模型对此现象作一个定性的描述，
9．3 自由感应衰变，超辐射，超荧光
Hale Waihona Puke 1 超辐射N 个原子被短脉冲光从下能级E1同时激发到上能级E2, 在E2->E1中发射的总荧光强度:
实验中均用脉冲光激发，一般是调节脉冲强度及作用时间，使上下能 级粒子数相等，以获得最强的超辐射。对笔杆样品，在沿轴向一个小 的锥角内，可获得强的相干辐射。由于原子间驰予作用，各微观矩的 相位很快分散形成无规分布，这时原子间相干关系消失，超辐射过程 很快就停止了。
如果上能级有细微分裂，且满足相干激发条件，则在自由感 应衰变信号中出现量子拍。通过富氏变换，可以得到谱的结 构，目前NMR高分辨谱仪中无例外地采用了这种技术。
光场 开和关?
斯塔克开关: 原理:
气态分子具有窄的共振线,只有入射激光频率等于跃迁频率, 才有强的吸收.
方法: 调节入射激光, 调节分子的跃迁频率.
吸收光场产生光学章动.
实际上,两者是合在一起的.因为DOPPLER展宽.
3) 超荧光
比较:
1) 章动: 在脉冲前沿 后 透射光强 以拉比频率振动.由于驰 豫,拉比振荡只在短于驰豫时间内观察到.大于时,透射光 强 趋于稳定值.
2) FID: 当脉冲取消(后沿) 后介质的一种超辐射,要求原子处 在二能级的相干叠加态(原子自身相干),和N个原子同相 (原子间相干).
短脉冲相干激发能级1，2
指数衰减受调制的荧光强度
实例：束－箔光谱学。快速离子在穿过固体箔靶的过程中被激发，当它退激时会发射出能量相应的光子。由于箔很薄， 离子的速度很高，束－箔光的激发几乎是瞬发的,Δt≤10-14s。因而激发态能量就有不确定性。受激粒子所在的某一激 发态（初态）可能是两个或多个间隔极小的能级的叠加。
意义： （1）这是单原子本身的量子拍。从量子力学看，从相干激 发态发射光子回到基态，有两个通道，这两个过程不能分 辨，波函数有干涉效应，就和光学中杨氏双缝干涉实验相 似． （2）由于用量子拍可以直接测量到能级微小分裂，作为高 分辨的光谱的手段是很有效的。
(3) 原子自己和自己相干,和速度没有关系
如果在体积小于的空间中有许多原子，这些原子在相干光 激励下处于同一状态。因此，不同原子间的荧光也能发生 干涉。这是一种合作辐射效应。
定义: 利用加在分子上的直流电场来调节共振与非共振.斯塔克 电脉冲就可以. 可以采用稳定可靠的连续激光器来达到瞬时共 振激发的效果.
FID: t<0, w=w12, 共振. t>0, w12w12’ 它与入射光场w产生拍频(w-w12’)探测到衰减的脉冲信
号.
章动: t<0, w ~w12 t>0,加斯塔克场,移动能级到w12’,满足w=w12’,开始
激发后,突然撤去共振激光场,这时被激发的偶极子处于同相位,样品 发出强相干光,呈现出随时间衰减的性质.
产生自由感应衰变的条件，是原子必须处于二能级的相干叠加态。
由于斯塔克效应产生频移, 激光频率束和相干分子辐射的本振频率 将不同,因此,将以差频产生拍信号.
在磁共振中，上述过程是在XY面上的磁矩绕Z轴自由地进动 （无交变场作用）。利用平放在XY上的绕圈可以接收到发射 波的电磁感应信号。所以这现象叫自由感应衰变。此名称一 直沿用到光频效应。
3) 超荧光: 具有一定时延才出现的超辐射就是超荧光 .
物理: 相干光场与共振介质相互作用时,在其能量交换过程中所 产生的驰豫振荡. 原子在强共振光场照射下,重复地受激吸收和发射,导致透射光 产生加强和减小的周期振荡
实验方法：（1）突然用共振光照射，光强上升的前沿 应该远小于驰豫时间。（2）用连续可调激光照射，先 使频率稍微偏离共振，然后采用一些技术使频率移到共 振点。图就是观察到的信号。
Chapter 9
第九章量子拍与相干瞬态谱
本章内容，都与原子本身或者原子间量子相干性有关。时间分辨 光谱研究快过程：激发态的辐射和碰撞衰变，激发态分子异构化， 激发态原子分子动力学，化学反应过程，能量在分子内的传递， 液相，等等。
§9.1量子拍
（1）量子拍光谱 (Quantum-Beat Spectroscopy)
光学章动: 当脉冲前沿很陡的光波入射到共振吸收介质时, 介质对光并不是简单的吸收或者放大,而是经过一段有限的 驰豫振荡后过渡到稳定状态.这种现象叫光学章动.
自由感应衰变
自由感应衰变(FID: Free induction decay) 自由感应衰变是一种特殊的相干自发辐射现象。一个二能级系统 被强的共振激光激发后，在一定条件下，能发出有方向性的相干 光。光强比通常的自发辐射（共振荧光）要强很多。
9．2 光学章动
这是透射光光强在振荡的一种现象。 当原子受强光照射时，会出现Rabi跃迁，入射光穿过此介 质后，光强将有周期性的变化，但因为原子系统有驰豫， 此过程不能维持太久，只表现为一种瞬态现象。在共振光 场刚照射的段时间内可以观察到，持续时间约等于驰豫时 间。
光学章动: 当脉冲前沿很陡的光波入射到共振吸收介质时, 介质对光并不是简单的吸收或者放大,而是经过一段有限的 驰豫振荡后过渡到稳定状态.
量子拍: 有二个或者更多个靠得很近的原子能级同时受到短的激光脉冲激发,
从这些相干制备的能级发射的时间分辨的总荧光强度,表现出调制的指 数式衰减.
这种调制图样为量子拍.是因为从这些相干受激能级发射的荧光振幅间 干涉的结果.
光学章动: 这是透射光光强在振荡的一种现象。
当原子受强光照射时，会出现Rabi跃迁，入射光穿过此 介质后，光强将有周期性的变化，但因为原子系统有驰豫， 此过程不能维持太久，只表现为一种瞬态现象。
其拍频可用来量度原子或离子能级的裂距。这些能级的分裂可以由精细或超精细相互作用形成，也可由外场作用引起。 因此束－箔光谱测量也是研究原子，特别是离子光谱的精细结构和超精细结构的有效方法。上图是氦2s3S1─3p3P三 重态3889┱线的无外场量子拍,测得拍频为658.55MHz。它对应的能级裂距只有3889┱这条谱线对应的上下一个能级间 距的百万分之一。