[理學(xué)]激光技術(shù)講座激光技術(shù)應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-02-17 20:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ③ 核聚變快速點火 ，當(dāng)激光把核燃料壓縮到極限時用超高強度激光照射，達到核聚變點火。 點火目標(biāo) : “產(chǎn)生的等離子體時間超過 1000秒、溫度超過 1億攝氏度” 。 我國 上海光機所 強光光學(xué)開放研究實驗室成功建立了當(dāng)前我國最為先進的 (1012w)/46飛秒 (1015s)級小型化 超強超短激光 裝置，重復(fù)頻率每秒 10次，穩(wěn)定可靠，工作臺面占地不到 10m2，光束質(zhì)量優(yōu)良，具備提供 1018~1019w/cm2量級的超高超快強場能力。 光譜學(xué) 是通過物質(zhì) (原子、分子、團族等 )對光的吸收與發(fā)射， 研究光與物質(zhì)相互作用 的一門學(xué)科．它起源于 17世紀(jì)牛頓 ( I . Newton)進行的色散實驗。激光的出現(xiàn)給光譜學(xué)賦予了新的生命力，特別是 可調(diào)諧激光器 的出現(xiàn)和發(fā)展，使光譜學(xué)發(fā)生了革命性的變化，使它發(fā)展成為一門新的學(xué)科 ——激光光譜學(xué) ． 激光光譜學(xué)既是傳統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)科 (物理、化學(xué)、生物、天文學(xué)等 )的重要 研究手段 ，又是許多應(yīng)用學(xué)科中不可缺少的 探測與分析方法． 3 ．激光光譜 波長測量 ? 確定原子或分子系統(tǒng)的能級； ?正比于躍遷幾率（ 躍遷幾率依賴于二個能級的波函數(shù) ） , 是分子躍遷的二個能級 耦合強弱的量度 ,可用來檢驗薛定諤方程近似解中受激電子的空間電荷分布 ,測定 等離子體密度 、 電子溫度 ； 譜線強度 譜線的自然線寬 ? 確定原子、分子受激態(tài)的平均壽命； 譜線的 壓致增寬 和 壓致移動（頻移） ? 可提取碰撞過程和原子間勢能的信息； ? 提供關(guān)于 原子核和電子云間相互作用的信息，并可用它測定 核的磁偶極矩 或 電四極矩 。 光譜線超精細結(jié)構(gòu) 外磁場和外電場中的 塞曼裂距 和 斯塔克裂距 ? 是測量磁矩和電矩的重要手段，也是解釋原子或分子中不同角動量耦合的重要依據(jù)； 原子能級 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?IEEs?l?ElEnEE ????? v?中心場 ~4eV 非中心場 ~ 自旋作用 : 105~106eV 相對論效應(yīng) : 104~106eV 核作用 106~ 107eV 銫原子鐘原理： 電子基態(tài)自旋產(chǎn)生的磁場與核自旋磁矩之間的附加能 E(I), 可 造成基態(tài)能級分裂 . HzvFF 9 1 9 2 6 3 1 7 7 0 :34 ????? 秒的定義 （世界上測量最準(zhǔn)確的量，誤差小于 1016 以上 ） 超精細結(jié)構(gòu) 意味著： 80歲誤差小于 106 s, 宇宙年齡誤差小于 4 min. 秒定義 : 海平面上 133Cs原子基態(tài)在零磁場中躍遷輻射周期的 9192631770 倍 . 米定義 : 光在真空中 1/ 299792458 秒 內(nèi)走過的距離 . 電壓定義 : 超導(dǎo)交流約瑟夫森效應(yīng) : ,nvehV2?v ? 微波調(diào)制頻率 電阻定義 : 量子 霍爾效應(yīng) 的朗道能級躍遷 : ,nRne hR KH 902 ??? ?80625812290 .ehR K ???發(fā)展趨勢 : 基本單位 = 頻率與基本常數(shù)的組合 即 : 所有單位都用時間（頻率）定義！ 克利青常量 提供絕對電阻標(biāo)準(zhǔn) 測量方法 :光譜學(xué) 物質(zhì)的原子分子 能級躍遷 光譜 研究原子、分子的能級結(jié)構(gòu) 受激激發(fā) :泵浦 加熱、電離，光子電子、離子束照射 受激躍遷 自發(fā)躍遷 能級壽命 ?d v0 粒子運動 ?d vD 粒子碰撞 ?d vp 譜線加寬重合 ? ? 靜止、單個的原子分子 實 際 情 況 理 想 情 況 單色、可調(diào)的泵浦源 能級躍遷 分離光譜 研究原子、分子的能級結(jié)構(gòu) 受激躍遷 能級壽命 ?d v0 ！ 1. 激光源的單色性和調(diào)諧問題 2. 實驗儀器、裝置問題 3. 激光光譜的理論和方法 所以，光譜是研究和分析 物質(zhì)結(jié)構(gòu)及成分 的重要技術(shù)，也是 研究原子、分子結(jié)構(gòu) ， 了解 客觀世界 物質(zhì)組成 的重要手段。激光有很好的 單色性 和很高的 亮度 ，用激光作光源，能夠： ① 消除多普勒效應(yīng)對光譜分辨率的影響 ，光譜分辨率達到 1010~1011，比通常得到的最高光譜分辨率還高 100萬倍 。 多普勒加寬 ：光沿 Z 方向傳播。與光傳播方向垂直方向運動的分子吸收的頻率為 ?0，在 光傳播方向速度分量為 ?z 的分子吸收的頻率為： ,)(),1(/1/10000 ???????????????cvccvcvzZzz008 l n 2 //DDk T mcTm?d?d ? ???? ?????mNMMTm olm ol007 /??? ? ?例： 飽和吸收無多普勒光譜 是采用單色性很高（其線寬 105～ 108cm1，遠遠小于待測樣品的多普勒加寬：101～ 103cm1）的 ２束定向激光束通過待測樣品，測量布居數(shù)速度分布曲線上的貝納特孔 (Ben holes)。理論可以證明 , 如果忽略其它加寬因素， 凹陷曲線的寬度 可窄到只由單個粒子躍遷的 自然線寬 。 下能級 上能級 蘭姆凹陷 ② 可探測單個原子或分子 。利
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