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第一章 光谱学基础知识 1

第一节 光 1

一、电磁波 1

二、光子 3

三、光的相干性 4

四、空腔中电磁场 6

第二节 光在介质中的传播 9

一、经典原子的振荡 9

二、原子的受迫振荡 12

三、原子的吸收与色散 13

一、能级的布居 16

第三节 能级跃迁 16

二、爱因斯坦跃迁几率 18

三、爱因斯坦跃迁系数间的关系 19

第四节 光谱 21

一、电磁波谱 21

二、光谱线特征 23

三、分子光谱特征 23

四、多原子分子中的能级跃迁 25

五、等离子体的光谱发射机制 25

第五节 谱线宽度与线型 28

一、自然线宽 28

二、多普勒展宽 31

三、碰撞展宽 36

四、一个实际的分子光谱 44

参考文献 46

第二章 光谱仪与弱信号检测仪 47

第一节 光栅光谱仪 47

一、衍射光栅 48

二、闪耀光栅 53

三、光栅单色仪 55

第二节 干涉仪 57

一、法布里—珀罗干涉仪 57

二、扫描干涉仪 61

三、傅里叶变换光谱仪 63

第三节 信号与噪声 66

一、信号与噪声特性 66

二、噪声来源 69

三、等效噪声带宽 72

第四节 光电探测器 74

一、光电倍增管 74

二、固体光电器件 78

三、微通道板探测器 82

四、电荷耦合器件 82

第五节 锁相放大器 85

一、模拟相关器 85

二、锁相放大器的组成 86

三、锁相放大器的噪声与动态范围 88

四、调制技术 90

一、取样原理 91

第六节 取样平均器(Boxcar) 91

二、Boxcar平均器 93

第七节 单光子计数器 96

一、光子计数原理 96

二、光子计数系统 99

三、光子计数器的噪声与计数误差 100

四、微通道板增强器 103

第八节 光学多道分析仪 105

一、光学多道分析仪的结构 105

二、光学多道分析仪的探测器 106

三、新型光学多道分析仪 108

参考文献 110

一、光学谐振腔结构 111

第三章 光谱技术中的激光光源 111

第一节 光学谐振腔 111

二、反射镜面上的场分布——横模 112

三、腔内场分布——纵模 115

第二节 增益介质 119

第三节 激光振荡 123

一、激光的阈值 123

二、模式竞争与单纵模振荡 123

三、多纵模振荡与兰姆凹陷 124

第四节 光谱学中常用激光光源 126

一、固体激光器 126

二、气体激光器 129

三、染料激光器 135

四、准分子激光器 140

五、半导体激光器 142

第五节 光谱学中的一些激光技术 144

一、调Q与锁模技术 144

二、光源波段扩展的非线性光学方法 153

参考文献 167

第四章 激光吸收光谱技术 168

第一节 基本方法 168

一、基本激光吸收光谱技术 168

二、腔内吸收光谱技术 176

三、应用 180

一、工作原理 182

第二节 振铃吸收光谱技术 182

二、腔的耦合理论 185

三、应用 187

第三节 耦合双共振与快速吸收光谱技术 189

一、光学-光学耦合双共振 190

二、快速吸收光谱技术 195

第四节 外场扫描吸收光谱技术 202

一、激光磁共振光谱技术 202

二、斯塔克光谱技术 207

第五节 光声与光热光谱技术 212

一、光声光谱技术 212

二、光热偏转光谱技术 221

三、光热透镜光谱技术 224

参考文献 228

第五章 发射光谱技术 230

第一节 激光诱导荧光光谱技术 230

一、原子的荧光发射 230

二、荧光的速率方程理论 232

三、分子荧光光谱 237

四、激光荧光实验装置 242

五、应用 245

第二节 时间分辨荧光 248

一、荧光寿命的测量 248

二、荧光寿命测量光子统计法理论 254

三、时间分辨荧光测量 256

四、应用举例 257

第三节 多光子荧光与超声射流技术 261

一、多光子激发 261

二、双光子与多光子荧光跃迁光谱技术 263

三、超声射流技术 264

四、应用举例：光解CH自由基研究 267

第四节 激光等离子体发射光谱技术 270

一、气体中的等离子体击穿 270

二、激光等离子体特征 273

三、固体表面激光烧蚀光谱技术 276

四、激光等离子体光谱化学应用 279

五、激光等离子体性能研究 280

参考文献 285

第六章 无多普勒展宽光谱技术 287

第一节 饱和吸收光谱技术 287

一、拉姆凹陷与饱和吸收 287

二、几种实验技术 291

第二节 偏振调制光谱技术 294

一、偏振光谱技术 294

二、偏振内调制光谱技术 297

第三节 双光子无多普勒光谱学 299

一、基本原理 299

二、应用举例 302

第四节 线性无多普勒光谱技术 306

一、量子拍频光谱技术 306

二、能级交叉光谱技术 311

三、光学-微波双共振技术 317

参考文献 321

第七章 激光拉曼光谱技术 322

第一节 自发拉曼散射 322

一、拉曼散射理论 322

二、选择定则 327

三、拉曼信号强度与共振拉曼散射 329

四、激光拉曼光谱实验装置 332

五、超拉曼散射 336

六、拉曼散射的应用 340

第二节 相干反斯托克斯拉曼散射光谱 343

一、三阶非线性极化系数 344

二、相干反斯托克斯与斯托克斯拉曼散射 345

三、实验与应用 350

第三节 受激拉曼散射 353

一、受激拉曼散射 353

二、受激拉曼增益与逆拉曼光谱技术 361

参考文献 367

第八章 光电离光谱技术 368

第一节 原子、分子的高激发态研究 368

一、原子与分子的自电离态 368

二、原子与分子的高激发态 371

三、原子与分子的零动能态 374

四、原子里德伯态的场电离检测 376

一、光电流效应 379

第二节 光电流光谱技术 379

二、低压气体和金属蒸气中的光电流效应 381

三、火焰光电流光谱(LEIS)技术 387

第三节 原子与分子的光电离光谱 391

一、原子与分子的光激发电离 391

二、速率方程 394

三、电子与离子检测方法 396

四、共振电离在光谱学研究中的应用 399

第四节 激光质谱检测 402

一、质谱仪 402

二、RIMS 407

三、激光微探针质谱分析 407

四、REMPI 411

五、激光脱附 417

第五节 零动能光谱技术 420

一、零动能态电子检测 420

二、电离势的测量 423

三、正离子ZEKE光谱 426

四、负离子ZEKE光谱 429

五、ZEKE光谱的奇异特性 433

参考文献 437

第九章 激光光谱技术的某些新应用 438

第一节 激光遥感光谱测量 438

一、激光遥感光谱测量原理 438

二、激光遥感技术的应用 442

一、激光悬浮 448

第二节 原子、分子与微粒的激光操纵 448

二、激光冷却 452

三、冷却原子的应用 459

第三节 激光诱导荧光的新应用 464

一、单分子荧光检测 464

二、激光荧光制冷 465

第四节 飞秒光谱应用 469

一、分子过渡态的实时探测 469

二、半导体量子阱中的光学相干控制 471

三、控制化学与生物学 472

参考文献 474

后记 475