光的吸收和发射

光的吸收和发射第一页，共二十九页，2022年，8月28日课程要求:30%平时+70%笔试officehour:周三3、4节，N606联系方式第二页，共二十九页，2022年，8月28日参考书:1.WolfgangDemtröder,LaserSpectroscopy:BasicConceptsandInstrumentation3rdEditionSpinger-VerlagBerlinHeidelbergNewYork2.W.戴姆特瑞德，《激光光谱学：基本概念和仪器手段》，科学出版社，北京，19893.A.科尼，《原子光谱学和激光光谱学》，科学出版社，北京，19844.光的量子论，R.Loudon,1992第三页，共二十九页，2022年，8月28日第一章光的吸收和发射立方腔1.1腔模第四页，共二十九页，2022年，8月28日驻波腔模对于每一个有两个独立的方向每组对于两个腔模第五页，共二十九页，2022年，8月28日模的数目:在一定频率范围内，单位体积的模数:第六页，共二十九页，2022年，8月28日1.2热辐射和普朗克定律光子辐射场吸收和发射的能量只能是配分函数每个模的平均能量能量密度一个模含有能量的几率第七页，共二十九页，2022年，8月28日自发辐射受激辐射受激吸收1.3自发辐射、受激辐射和受激吸收第八页，共二十九页，2022年，8月28日A21自发辐射系数B21受激辐射系数B12受激吸收系数A21,B21与B12统称为爱因斯坦系数第九页，共二十九页，2022年，8月28日爱因斯坦系数的关系(A21,B21与B12)考虑一个达到热平衡的空腔系统组成腔壁的粒子吸收和发射的光子数相等空腔中的辐射场将有一个稳定的分布各能级粒子数符合玻尔兹曼分布第十页，共二十九页，2022年，8月28日热辐射场中每个模的平均光子数第十一页，共二十九页，2022年，8月28日1.4吸收和色散电偶极矩折射率的经典模型极化强度其中第十二页，共二十九页，2022年，8月28日极化强度折射率得到折射率在压强足够低的气体介质中，折射率接近于1这时，可以近似：第十三页，共二十九页，2022年，8月28日克喇末-克朗尼格色散关系第十四页，共二十九页，2022年，8月28日克喇末-克朗尼格色散关系在分子跃迁频率附近的范围内色散关系简化为：第十五页，共二十九页，2022年，8月28日在分子跃迁中心频率附近的色散关系第十六页，共二十九页，2022年，8月28日电磁波描述光强的衰减其中是吸收系数第十七页，共二十九页，2022年，8月28日当吸收系数与光强无关时线性吸收的Beer定律第十八页，共二十九页，2022年，8月28日振子强度钠原子能级图第十九页，共二十九页，2022年，8月28日1.5跃迁几率能级的平均自发寿命自发辐射总跃迁几率个分子发生跃迁而发射的辐射功率第二十页，共二十九页，2022年，8月28日碰撞感生无辐射跃迁受激辐射其中平均寿命第二十一页，共二十九页，2022年，8月28日1.6线性吸收和非线性吸收其中强度为I的波沿z方向通过吸收样品时，强度衰减：不因与辐射场的作用而显著改变时当粒子数密度线性吸收第二十二页，共二十九页，2022年，8月28日非线性吸收不再正比于强度为I的波沿z方向通过吸收样品时，强度衰减：第二十三页，共二十九页，2022年，8月28日以二能级系统为例说明非线性吸收二能级系统的速率方程：其中稳定条件下：第二十四页，共二十九页，2022年，8月28日稳定条件下：二能级吸收系数：取：其中：第二十五页，共二十九页，2022年，8月28日1.7相干性时间相干辐射场中点P的场振幅作为扩展光源各不同点出发的分波的叠加空间相干第二十六页，共二十九页，2022年，8月28日时间相干性迈克尔逊干涉仪第二十七页，共二十