光的吸收和發(fā)射

光的吸收和發(fā)射第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日課程要求:30%平時+70%筆試officehour:周三3、4節(jié)，N606聯(lián)系方式第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日參考書:1.WolfgangDemtr?der,LaserSpectroscopy:BasicConceptsandInstrumentation3rdEditionSpinger-VerlagBerlinHeidelbergNewYork2.W.戴姆特瑞德，《激光光譜學(xué)：基本概念和儀器手段》，科學(xué)出版社，北京，19893.A.科尼，《原子光譜學(xué)和激光光譜學(xué)》，科學(xué)出版社，北京，19844.光的量子論，R.Loudon,1992第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日第一章光的吸收和發(fā)射立方腔1.1腔模第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日駐波腔模對于每一個有兩個獨立的方向每組對于兩個腔模第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日模的數(shù)目:在一定頻率范圍內(nèi)，單位體積的模數(shù):第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.2熱輻射和普朗克定律光子輻射場吸收和發(fā)射的能量只能是配分函數(shù)每個模的平均能量能量密度一個模含有能量的幾率第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日自發(fā)輻射受激輻射受激吸收1.3自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日A21自發(fā)輻射系數(shù)B21受激輻射系數(shù)B12受激吸收系數(shù)A21,B21與B12統(tǒng)稱為愛因斯坦系數(shù)第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日愛因斯坦系數(shù)的關(guān)系(A21,B21與B12)考慮一個達到熱平衡的空腔系統(tǒng)組成腔壁的粒子吸收和發(fā)射的光子數(shù)相等空腔中的輻射場將有一個穩(wěn)定的分布各能級粒子數(shù)符合玻爾茲曼分布第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日熱輻射場中每個模的平均光子數(shù)第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.4吸收和色散電偶極矩折射率的經(jīng)典模型極化強度其中第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日極化強度折射率得到折射率在壓強足夠低的氣體介質(zhì)中，折射率接近于1這時，可以近似：第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日克喇末-克朗尼格色散關(guān)系第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日克喇末-克朗尼格色散關(guān)系在分子躍遷頻率附近的范圍內(nèi)色散關(guān)系簡化為：第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日在分子躍遷中心頻率附近的色散關(guān)系第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日電磁波描述光強的衰減其中是吸收系數(shù)第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日當(dāng)吸收系數(shù)與光強無關(guān)時線性吸收的Beer定律第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日振子強度鈉原子能級圖第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.5躍遷幾率能級的平均自發(fā)壽命自發(fā)輻射總躍遷幾率個分子發(fā)生躍遷而發(fā)射的輻射功率第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日碰撞感生無輻射躍遷受激輻射其中平均壽命第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.6線性吸收和非線性吸收其中強度為I的波沿z方向通過吸收樣品時，強度衰減：不因與輻射場的作用而顯著改變時當(dāng)粒子數(shù)密度線性吸收第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日非線性吸收不再正比于強度為I的波沿z方向通過吸收樣品時，強度衰減：第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日以二能級系統(tǒng)為例說明非線性吸收二能級系統(tǒng)的速率方程：其中穩(wěn)定條件下：第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日穩(wěn)定條件下：二能級吸收系數(shù)：取：其中：第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.7相干性時間相干輻射場中點P的場振幅作為擴展光源各不同點出發(fā)的分波的疊加空間相干第二十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日時間相干性邁克爾遜干涉儀第二十七頁，共二十