Laser spectroscopy.Vol.1,Basic principles

译者的话第四版序言第三版序言第二版序言第一版序言第1章导论................................................................... 1 第2 章光的吸收和发射....................................................... 4
2.1 腔模....................................................................4

2.2 热辐射和普朗克定律................................................... 7

2.3 吸收、受激辐射和自发辐射........................................... 10

2.4 基本光度学量......................................................... 13

2.4.1 定义............................................................. 13

2.4.2 大面积上的照明................................................... 15

2.5 光的偏振.............................................................. 17

2.6 吸收谱和发射谱.......................................................19

2.7 跃迁几率.............................................................. 22

2.7.1 自发辐射跃迁和无辐射跃迁的寿命.................................. 23

2.7.2 半经典描述:基本方程............................................. 25

2.7.3 弱场近似......................................................... 27

2.7.4 宽带激发下的跃迁几率.............................................29

2.7.5 唯象地考虑衰减现象............................................... 31

2.7.6 与强场的相互作用................................................. 32

2.7.7 跃迁几率、吸收系数和谱线强度之间的关系.......................... 36

2.8 辐射场的相干性质.................................................... 37

2.8.1 时间相干性....................................................... 38

2.8.2 空间相干性....................................................... 39

2.8.3 相干体积......................................................... 40

2.8.4 相干函数和相干度................................................. 42

2.9 原子系统的相干性.................................................... 46

2.9.1 密度矩阵......................................................... 47

2.9.2 相干激发......................................................... 48

2.9.3 相干激发系统的弛豫............................................... 50

2.10 习题................................................................. 51
第3 章谱线的宽度和形状.................................................... 53

3.1 自然线宽.............................................................. 54

3.1.1 发射谱的洛伦兹线形............................................... 54

3.1.2 线宽与寿命之间的关系.............................................56

3.1.3 吸收跃迁的自然线宽............................................... 58

3.2 多普勒宽度........................................................... 61

3.3 谱线的碰撞展宽.......................................................65

3.3.1 唯象描述......................................................... 66

3.3.2 相互作用势与谱线展宽和位移的关系................................ 71

3.3.3 碰撞引起的谱线变窄............................................... 74

3.4 渡越时间展宽......................................................... 74

3.5 谱线的均匀展宽和非均匀展宽........................................ 77

3.6 饱和展宽和功率展宽.................................................. 78

3.6.1 光学泵浦引起的能级粒子数饱和.................................... 79

3.6.2 均匀展宽谱线的饱和展宽...........................................80

3.6.3 功率展宽......................................................... 82

3.7 液体和固体中的谱线形状............................................. 83

3.8 习题...................................................................85
第4 章光谱仪器............................................................. 87

4.1 光谱仪和单色仪.......................................................87

4.1.1 基本性质......................................................... 89

4.1.2 棱镜光谱仪....................................................... 97

4.1.3 光栅光谱仪...................................................... 100

4.2 干涉仪............................................................... 107

4.2.1 基本概念........................................................ 108

4.2.2 迈克耳孙干涉仪.................................................. 109

4.2.3 傅里叶光谱...................................................... 112

4.2.4马赫–曾德尔干涉仪...............................................113

4.2.5 萨格纳克干涉仪.................................................. 116

4.2.6 多光束干涉...................................................... 117

4.2.7平面法布里–珀罗干涉仪.......................................... 124

4.2.8共焦型法布里–珀罗干涉仪........................................ 131

4.2.9 多层介质膜...................................................... 136

4.2.10 干涉滤光片..................................................... 140

4.2.11 双折射干涉仪................................................... 142

4.2.12 可调谐的干涉仪................................................. 146

4.3 光谱仪和干涉仪的比较.............................................. 147

4.3.1 谱分辨本领...................................................... 147

4.3.2 采光本领........................................................ 149

4.4 波长的精确测量......................................................150

4.4.1 波长测量的精密度与准确度....................................... 151

4.4.2 当代的波长计.................................................... 153

4.5 光的探测.............................................................162

4.5.1 热探测器........................................................ 164

4.5.2 光电二极管...................................................... 170

4.5.3 光电二极管阵列.................................................. 180

4.5.4 电荷耦合器件.................................................... 181

4.5.5 光电发射探测器.................................................. 183

4.5.6 探测技术和电子仪器..............................................193

4.6 结论................................................................. 199

4.7 习题................................................................. 199
第5 章激光:光谱测量中的光源............................................ 201

5.1 激光的基本知识......................................................201

5.1.1 激光器的基本元件................................................201

5.1.2 阈值条件........................................................ 202

5.1.3 速率方程........................................................ 204

5.2 激光共振腔.......................................................... 206

5.2.1 开放式光学共振腔................................................207

5.2.2 开放式共振腔中的场分布......................................... 210

5.2.3 共焦式共振腔.................................................... 212

5.2.4 一般性的球型共振腔..............................................215

5.2.5 开放式共振腔的衍射损耗......................................... 216

5.2.6 稳定共振腔和非稳定共振腔....................................... 217

5.2.7 环形共振腔...................................................... 222

5.2.8 被动式共振腔的频谱..............................................224

5.3 激光发射谱的特性................................................... 226

5.3.1 主动式共振腔和激光模式......................................... 227

5.3.2 增益饱和........................................................ 229

5.3.3 空间烧孔........................................................ 231

5.3.4 多模激光和增益竞争..............................................232

5.3.5 模式拖曳........................................................ 235

5.4 单模激光的实现......................................................237

5.4.1 选择谱线........................................................ 237

5.4.2 横向模式的抑制.................................................. 240

5.4.3 单纵模的选择.................................................... 242

5.4.4 光强的稳定...................................................... 248

5.4.5 波长的稳定...................................................... 251

5.5 单模激光器的波长可控调谐..........................................261

5.5.1 连续可调谐技术.................................................. 261

5.5.2 波长的校准...................................................... 265

5.5.3 频率偏移的锁定.................................................. 267

5.6 单模激光的线宽......................................................267

5.7 可调谐激光器........................................................ 270

5.7.1 基本概念........................................................ 270

5.7.2 半导体二极管激光器..............................................271

5.7.3 可调谐固体激光器................................................277

5.7.4 色心激光器...................................................... 280

5.7.5 染料激光器...................................................... 284

5.7.6 准分子激光器.................................................... 299

5.7.7 自由电子激光器.................................................. 301

5.8 非线性光学混频技术................................................. 304

5.8.1 物理背景........................................................ 304

5.8.2 相位匹配........................................................ 308

5.8.3 二次谐波生成.................................................... 311

5.8.4 准相位匹配...................................................... 316

5.8.5 和频与高阶谐波的产生............................................317

5.8.6 X 射线激光器....................................................323

5.8.7 差频谱仪........................................................ 325

5.8.8 光学参量振荡器.................................................. 328

5.8.9 可调谐的拉曼激光器..............................................332

5.9 高斯光束.............................................................335

5.10 习题................................................................ 341
习题解答.......................................................................343
参考文献.......................................................................361