现代物理基础丛书 激光光谱学 第2卷 实验技术 原书第4版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 多普勒限制的激光吸收谱和激光荧光谱1

1.1 在光谱学中使用激光的优点1

1.2 吸收光谱学的高灵敏方法4

1.2.1 频率调制5

1.2.2 共振腔内的激光吸收光谱学（ICLAS）11

1.2.3 共振腔环路衰减光谱学18

1.3 直接测量被吸收的光子23

1.3.1 荧光激发光谱学23

1.3.2 光声光谱学27

1.3.3 光热光谱学31

1.4 电离光谱学35

1.4.1 基本技术35

1.4.2 电离光谱的灵敏度37

1.4.3 脉冲激光和连续激光引起的光电离过程38

1.4.4 共振双光子电离与质谱测量技术相结合40

1.4.5 热离子二极管41

1.5 光电流光谱学42

1.6 速度调制光谱学45

1.7 激光磁共振和斯塔克光谱学46

1.7.1 激光磁共振47

1.7.2 斯塔克光谱学49

1.8 激光诱导荧光50

1.8.1 利用激光诱导荧光的分子光谱学51

1.8.2 激光诱导荧光的实验特点53

1.8.3 多原子分子的激光诱导荧光55

1.8.4 利用激光诱导荧光谱确定粒子数分布56

1.9 不同方法的比较59

1.10 习题62

第2章 非线性光谱学65

2.1 线性吸收和非线性吸收65

2.2 非均匀展宽谱线的饱和72

2.2.1 烧孔72

2.2.2 兰姆凹坑76

2.3 饱和光谱学79

2.3.1 实验装置79

2.3.2 交叉信号83

2.3.3 共振腔内的饱和光谱学84

2.3.4 用兰姆凹坑稳定激光的频率87

2.4 偏振光谱学89

2.4.1 基本原理89

2.4.2 偏振信号的谱线线形90

2.4.3 偏振信号的幅度95

2.4.4 偏振光谱学的灵敏度97

2.4.5 偏振光谱学的优点100

2.5 多光子光谱学100

2.5.1 双光子吸收100

2.5.2 没有多普勒效应的多光子光谱学103

2.5.3 聚焦对双光子信号幅度的影响106

2.5.4 没有多普勒效应的双光子光谱学的一些例子107

2.5.5 多光子光谱学109

2.6 非线性光谱学的特殊技术112

2.6.1 饱和干涉光谱学112

2.6.2 没有多普勒效应的激光诱导二色性和双折射114

2.6.3 外差偏振光谱学116

2.6.4 不同非线性技术的组合116

2.7 结论118

2.8 习题118

第3章 激光拉曼光谱学120

3.1 基本知识120

3.2 线性激光拉曼光谱学的实验技术124

3.3 非线性拉曼光谱学129

3.3.1 受激拉曼散射130

3.3.2 相干反斯托克斯拉曼光谱学135

3.3.3 共振CARS和BOX CARS138

3.3.4 超拉曼效应140

3.3.5 非线性拉曼光谱学的小结141

3.4 特殊技术142

3.4.1 共振拉曼效应142

3.4.2 表面增强的拉曼散射142

3.4.3 拉曼显微术143

3.4.4 时间分辨拉曼光谱学144

3.5 激光拉曼光谱学的应用144

3.6 习题146

第4章 分子束的激光光谱学147

4.1 缩减多普勒宽度147

4.2 超声分子束的绝热冷却154

4.3 冷分子束中的团簇和范德瓦耳斯分子的形成以及它们的光谱161

4.4 分子束的非线性光谱学166

4.5 快离子束中的激光光谱学168

4.6 快离子束激光光谱学的应用170

4.6.1 放射性元素的光谱170

4.6.2 分子离子的光致碎裂谱171

4.6.3 激光光致脱离光谱学173

4.6.4 高速分子束的饱和光谱学173

4.7 冷离子束中的光谱学174

4.8 分子束激光光谱学和质谱学的结合175

4.9 习题177

第5章 光学泵浦和双共振技术179

5.1 光学泵浦180

5.2 光学-射频双共振技术184

5.2.1 基本考虑185

5.2.2 分子束中的激光-射频双共振光谱学187

5.3 光学-微波双共振190

5.4 光学-光学双共振193

5.4.1 复杂吸收谱的简化194

5.4.2 阶梯式激发和里德伯态的光谱198

5.4.3 受激发射泵浦206

5.5 双共振光谱学的特殊探测模式208

5.5.1 光学-光学双共振偏振光谱学208

5.5.2 偏振标记211

5.5.3 微波-光学双共振偏振光谱212

5.5.4 烧孔和离子凹坑的双共振光谱213

5.5.5 三重共振光谱学214

5.5.6 结合光谱215

5.6 习题216

第6章 时间分辨的激光光谱学217

6.1 激光短脉冲的产生217

6.1.1 脉冲激光的时域波形218

6.1.2 Q-开关激光219

6.1.3 腔倒空221

6.1.4 激光的模式锁定223

6.1.5 飞秒脉冲的产生232

6.1.6 光脉冲压缩237

6.1.7 利用啁啾激光镜获得小于10fs的光脉冲241

6.1.8 光纤激光器和光学孤立子243

6.1.9 波长可调的超短脉冲247

6.1.10 超短光脉冲的整形251

6.1.11 高功率超短激光脉冲的产生252

6.1.12 通向阿秒区258

6.1.13 产生短脉冲的小结261

6.2 超短脉冲的测量261

6.2.1 条纹相机262

6.2.2 用于测量超短脉冲的光学关联器263

6.2.3 光学栅极开关技术272

6.2.4 直接场重构的谱相位干涉技术274

6.3 用激光测量寿命276

6.3.1 相移方法278

6.3.2 单脉冲激发279

6.3.3 延时符合技术281

6.3.4 快分子束中的寿命测量282

6.4 皮秒到阿秒范围的光谱学285

6.4.1 液体中碰撞弛豫过程的泵浦／探测光谱287

6.4.2 半导体中的电子弛豫过程288

6.4.3 飞秒跃迁态动力学288

6.4.4 分子振动的实时观测290

6.4.5 原子内壳层过程的阿秒光谱学291

6.4.6 瞬态光栅技术292

6.5 习题294

第7章 相干光谱学295

7.1 能级交叉光谱学296

7.1.1 汉勒效应的经典模型297

7.1.2 量子力学模型300

7.1.3 实验装置302

7.1.4 例子303

7.1.5 受激的能级交叉光谱学304

7.2 量子拍光谱306

7.2.1 基本原理307

7.2.2 实验技术308

7.2.3 分子量子拍光谱学311

7.3 受激拉曼绝热传递技术313

7.4 激发和探测原子和分子中的波包314

7.5 光学脉冲序列的干涉光谱学317

7.6 光子回声319

7.7 光学章动和自由感应衰减325

7.8 外差光谱学326

7.9 关联光谱学328

7.9.1 基本考虑328

7.9.2 零差光谱学332

7.9.3 外差关联光谱学334

7.9.4 荧光关联光谱学和单分子探测336

7.10 习题338

第8章 碰撞过程的激光光谱学339

8.1 碰撞谱线展宽和谱线位移的高分辨率的激光光谱学340

8.1.1 碰撞过程的亚多普勒光谱学340

8.1.2 结合不同的技术342

8.2 测量激发态原子和分子的碰撞截面344

8.2.1 测量绝对淬灭截面345

8.2.2 碰撞诱导的激发态的转动振动跃迁345

8.2.3 电子能量的碰撞传递350

8.2.4 激发态原子发生碰撞时的能量聚集352

8.2.5 自旋翻转跃迁的光谱学353

8.3 测量分子的电子基态中的碰撞诱导跃迁的光谱技术354

8.3.1 时间分辨红外荧光探测356

8.3.2 时间分辨吸收和双共振方法356

8.3.3 使用连续激光的碰撞光谱学359

8.3.4 涉及高振动态分子的碰撞过程361

8.4 化学反应碰撞的光谱学362

8.5 用光谱确定交叉分子束中的差分碰撞截面366

8.6 光子辅助的碰撞能量转移371

8.7 习题375

第9章 激光光谱学的新进展376

9.1 原子的光学冷却和俘获376

9.1.1 光子反冲376

9.1.2 测量反冲引起的频率变化378

9.1.3 用光子反冲实现光学冷却380

9.1.4 实验装置383

9.1.5 原子的三维冷却；光学黏团388

9.1.6 分子的冷却390

9.1.7 原子的光学俘获392

9.1.8 光学冷却的极限397

9.1.9 玻色爱因斯坦凝聚400

9.1.10 蒸发冷却401

9.1.11 分子的玻色-爱因斯坦凝聚404

9.1.12 冷原子和冷分子的应用405

9.2 单个离子的光谱学406

9.2.1 离子的俘获407

9.2.2 侧带的光学冷却410

9.2.3 量子跃迁的直接观测412

9.2.4 在离子陷阱中形成维格纳晶格413

9.2.5 储存环中的离子激光光谱学415

9.3 光学拉姆齐条纹417

9.3.1 基本考虑417

9.3.2 双光子拉姆齐共振420

9.3.3 利用三个分立场的非线性拉姆齐条纹423

9.3.4 反冲双谱线的观测和单反冲分量的抑制425

9.4 原子的干涉426

9.4.1 马赫-曾德尔原子干涉仪427

9.4.2 原子激光428

9.5 单原子微波激射429

9.6 在自然线宽内的光谱分辨率433

9.6.1 时间选择测量的相干光谱学433

9.6.2 相干性和渡越窄化效应437

9.6.3 亚自然线宽的拉曼光谱学438

9.7 绝对光学频率的测量和光学频率标准440

9.7.1 微波光学频率链441

9.7.2 光学频率梳443

9.8 压缩446

9.8.1 光波的振幅涨落和相位涨落447

9.8.2 压缩的实现450

9.8.3 压缩光在引力波探测器中的应用453

9.9 习题455

第10章 激光光谱学的应用456

10.1 化学中的应用456

10.1.1 分析化学中的激光光谱学456

10.1.2 单分子探测458

10.1.3 激光诱导的化学反应460

10.1.4 化学反应的相干控制464

10.1.5 激光飞秒化学466

10.1.6 用激光进行同位素分离468

10.1.7 激光化学小结470

10.2 用激光研究环境470

10.2.1 吸收测量471

10.2.2 用LIDAR进行大气测量472

10.2.3 水污染的光谱探测478

10.3 在技术问题上的应用479

10.3.1 燃烧过程中的光谱学479

10.3.2 激光光谱学在材料科学中的应用481

10.3.3 激光诱导脱落光谱学482

10.3.4 测量气体和液体中的流速484

10.4 生物学中的应用484

10.4.1 DNA中的能量传递484

10.4.2 生物过程的时间分辨测量485

10.4.3 微生物运动的关联光谱学487

10.4.4 激光显微镜488

10.5 激光光谱学在医学中的应用490

10.5.1 拉曼光谱学在药物研究中的应用491

10.5.2 耳鼓的外差测量493

10.5.3 利用HPD技术来诊断和治疗癌症495

10.5.4 激光碎石术495

10.5.5 脑癌的激光诱导热治疗497

10.5.6 监视胚胎中的氧浓度498

10.6 总结498

习题解答500

参考文献520