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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、RIMS407

三、激光微探针质谱分析407

四、REMPI411

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