本書分兩卷, 全面地介紹了激光光譜學的基本原理和實驗技術, 詳盡描述了激光光譜學當前研究的全貌。第1卷介紹了激光光譜學的基本原理。第2卷具體介紹激光光譜學的實驗技術、最新進展以及多種應用范例。
譯者的話第四版序言第三版序言第二版序言第一版序言第1章導論...................................................................1 第2章光的吸收和發射.......................................................4
2.1腔模....................................................................4
2.2 熱輻射和普朗克定律...................................................7
2.3 吸收、受激輻射和自發輻射...........................................10
2.4基本光度學量.........................................................13
2.4.1定義.............................................................13
2.4.2 大面積上的照明...................................................15
2.5光的偏振..............................................................17
2.6吸收譜和發射譜.......................................................19
2.7躍遷幾率..............................................................22
2.7.1 自發輻射躍遷和無輻射躍遷的壽命.................................. 23
2.7.2 半經典描述：基本方程.............................................25
2.7.3弱場近似.........................................................27
2.7.4寬帶激發下的躍遷幾率.............................................29
2.7.5 唯象地考慮衰減現象...............................................31
2.7.6 與強場的相互作用.................................................32
2.7.7 躍遷幾率、吸收系數和譜線強度之間的關系.......................... 36
2.8 輻射場的相干性質....................................................37
2.8.1時間相干性....................................................... 38
2.8.2空間相干性....................................................... 39
2.8.3相干體積.........................................................40
2.8.4 相干函數和相干度.................................................42
2.9 原子系統的相干性....................................................46
2.9.1密度矩陣.........................................................47
2.9.2相干激發.........................................................48
2.9.3 相干激發系統的弛豫...............................................50
2.10習題.................................................................51
第3 章譜線的寬度和形狀....................................................53
3.1自然線寬..............................................................54
3.1.1 發射譜的洛倫茲線形...............................................54
3.1.2線寬與壽命之間的關系.............................................56
3.1.3 吸收躍遷的自然線寬...............................................58
3.2多普勒寬度...........................................................61
3.3譜線的碰撞展寬.......................................................65
3.3.1唯象描述.........................................................66
3.3.2 相互作用勢與譜線展寬和位移的關系................................ 71
3.3.3 碰撞引起的譜線變窄...............................................74
3.4渡越時間展寬.........................................................74
3.5 譜線的均勻展寬和非均勻展寬........................................ 77
3.6 飽和展寬和功率展寬..................................................78
3.6.1 光學泵浦引起的能級粒子數飽和.................................... 79
3.6.2均勻展寬譜線的飽和展寬...........................................80
3.6.3功率展寬.........................................................82
3.7 液體和固體中的譜線形狀.............................................83
3.8習題...................................................................85
第4章光譜儀器.............................................................87
4.1光譜儀和單色儀.......................................................87
4.1.1基本性質.........................................................89
4.1.2棱鏡光譜儀....................................................... 97
4.1.3光柵光譜儀...................................................... 100
4.2干涉儀...............................................................107
4.2.1基本概念........................................................108
4.2.2 邁克耳孫干涉儀..................................................109
4.2.3傅里葉光譜...................................................... 112
4.2.4馬赫–曾德爾干涉儀...............................................113
4.2.5 薩格納克干涉儀..................................................116
4.2.6多光束干涉...................................................... 117
4.2.7平面法布里–珀羅干涉儀..........................................124
4.2.8共焦型法布里–珀羅干涉儀........................................131
4.2.9多層介質膜...................................................... 136
4.2.10干涉濾光片..................................................... 140
4.2.11 雙折射干涉儀...................................................142
4.2.12 可調諧的干涉儀.................................................146
4.3 光譜儀和干涉儀的比較..............................................147
4.3.1譜分辨本領...................................................... 147
4.3.2采光本領........................................................149
4.4波長的精確測量......................................................150
4.4.1 波長測量的精密度與準確度.......................................151
4.4.2 當代的波長計....................................................153
4.5光的探測.............................................................162
4.5.1熱探測器........................................................164
4.5.2光電二極管...................................................... 170
4.5.3 光電二極管陣列..................................................180
4.5.4 電荷耦合器件....................................................181
4.5.5 光電發射探測器..................................................183
4.5.6探測技術和電子儀器..............................................193
4.6結論.................................................................199
4.7習題.................................................................199
第5 章激光：光譜測量中的光源............................................ 201
5.1激光的基本知識......................................................201
5.1.1激光器的基本元件................................................201
5.1.2閾值條件........................................................202
5.1.3速率方程........................................................204
5.2激光共振腔..........................................................206
5.2.1開放式光學共振腔................................................207
5.2.2 開放式共振腔中的場分布.........................................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 開放式共振腔的衍射損耗.........................................216
5.2.6 穩定共振腔和非穩定共振腔.......................................217
5.2.7環形共振腔...................................................... 222
5.2.8被動式共振腔的頻譜..............................................224
5.3 激光發射譜的特性...................................................226
5.3.1 主動式共振腔和激光模式.........................................227
5.3.2增益飽和........................................................229
5.3.3空間燒孔........................................................231
5.3.4多模激光和增益競爭..............................................232
5.3.5模式拖曳........................................................235
5.4單模激光的實現......................................................237
5.4.1選擇譜線........................................................237
5.4.2 橫向模式的抑制..................................................240
5.4.3 單縱模的選擇....................................................242
5.4.4光強的穩定...................................................... 248
5.4.5波長的穩定...................................................... 251
5.5單模激光器的波長可控調諧..........................................261
5.5.1 連續可調諧技術..................................................261
5.5.2波長的校準...................................................... 265
5.5.3 頻率偏移的鎖定..................................................267
5.6單模激光的線寬......................................................267
5.7可調諧激光器........................................................270
5.7.1基本概念........................................................270
5.7.2半導體二極管激光器..............................................271
5.7.3可調諧固體激光器................................................277
5.7.4色心激光器...................................................... 280
5.7.5染料激光器...................................................... 284
5.7.6 準分子激光器....................................................299
5.7.7 自由電子激光器..................................................301
5.8 非線性光學混頻技術.................................................304
5.8.1物理背景........................................................304
5.8.2相位匹配........................................................308
5.8.3 二次諧波生成....................................................311
5.8.4準相位匹配...................................................... 316
5.8.5和頻與高階諧波的產生............................................317
5.8.6 X射線激光器....................................................323
5.8.7差頻譜儀........................................................325
5.8.8 光學參量振蕩器..................................................328
5.8.9可調諧的拉曼激光器..............................................332
5.9高斯光束.............................................................335
5.10習題................................................................341
習題解答.......................................................................343
參考文獻.......................................................................361
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