【正文】 1 2 3 4 51E51E41E31 100101N1(0) / C ≈0I/I(0)AtN2個(gè) 若 N2(0)N1(0)， 則 N1(0)/C1， N2(0)?C I(t)∝ CN1(0)exp(ACt) 為單一的指數(shù)過程 . 另一方面 ， 若 N1=N2=N， 則方程變?yōu)? dN/dt=AN2， N(t=0)=N(0) 它的解為 22])0(1[)0()( ,)0(1)0()(AtNNtIAtNNtN????時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí) I(t)正比于 t2. 這種過程具有雙曲線型的衰減曲線 . I(t)所含的信息： 發(fā)光中心與其它元激發(fā)的 相互作用 或發(fā)光中心間的相互作用引起的物理過程 ， 例如無(wú)輻射躍遷 、 能量傳遞和輸運(yùn) ， 都對(duì)激發(fā)態(tài)的衰減產(chǎn)生影響 ， 衰減曲線是研究這些問題的重要實(shí)驗(yàn)方法 . 由于通常的測(cè)量是對(duì)含有大量原子的系統(tǒng)進(jìn)行的 ， 躍遷速率受某些隨機(jī)因素的影響而產(chǎn)生的分布也影響到觀察到的 I(t). 即使是單分子過程 ， 這些因素也可能導(dǎo)致衰減曲線的非指數(shù)性 . 脈沖激發(fā)后的發(fā)光強(qiáng)度是時(shí)間和波長(zhǎng)的函數(shù)，寫為 I(t, ?). 固定 ?=?0， I(t, ?0)是波長(zhǎng) ?0處發(fā)光的 衰減曲線 ；固定取樣時(shí)間 t=t0， I(t0， ?)是 時(shí)間分辨光譜 . 用時(shí)間分辨光譜可以直觀地區(qū)分衰減時(shí)間不同或激發(fā)后行為不同的發(fā)光峰 . 因此，它被廣泛地應(yīng)用于動(dòng)力學(xué)過程的研究 . ( t ) 間 時(shí) 遲 延 相對(duì)強(qiáng)度I(?, t)波長(zhǎng) ( ? ) 0. 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 00. 00. 20. 40. 60. 81. 00. 0. 1. 1. 2. 2. 3. 3. 4.0. 00. 20. 40. 60. 81. 00 5 0 5 0 5 0 5 0單 色 儀 探測(cè)器 衰減曲線及分時(shí)譜的測(cè)量 脈沖光源 樣品 數(shù)字 示波器 脈沖光源 樣品 單 色 儀 延遲 觸發(fā) 取樣 平均 計(jì)算機(jī) 探測(cè)器 測(cè)量熒光衰減應(yīng)注意的事項(xiàng)： 1. 脈沖光的寬度和重復(fù)頻率 如果一個(gè)體系激發(fā)態(tài)的壽命是 ms量級(jí)，要測(cè)量這一過程，那么， 兩個(gè)脈沖間的時(shí)間間隔必須大于 ms. 2. 探測(cè)器的光電響應(yīng)時(shí)間 應(yīng)短于 ms。 測(cè)量發(fā)射譜時(shí)，激發(fā)光的波長(zhǎng)是固定的，對(duì)監(jiān)測(cè)位置連續(xù)掃描。 測(cè)量吸收譜的前提是介質(zhì)對(duì)一定波長(zhǎng)的光有透過。r)]+c. c. ? 場(chǎng)能密度： ?(?fi) = (1/2)?0 |E0|2d (? ?fi) ? 將 |E0|2d (? ?fi) 代入，得： )()(||||3π 202 fiiffiif BifW ????m? ???? ?202 ||||3π ??? ifBif m??Einstein 吸收系數(shù) ： ? 上面的討論表明，測(cè)量躍遷能量可以得到能級(jí)之間的能量差，即 f|H|f?i|H|i形式的矩陣元的信息；測(cè)量躍遷的速率，可以獲得有關(guān)f|H39。 E = (1/2)E0exp[i(? tkm 求和對(duì)所有外層電子進(jìn)行 , 躍遷矩陣元 : f|H’|i=f|E = E為； ?????????? igTkggNNifififi | e xpB????????????????????1e x p)(B TkBgBgBAfififififififi????? 普朗克公式： ??????????????????1e x pπ)(B322TkcddEfifififi ?????????與上式比較，得到 Einstein關(guān)系 ： 323π ,cBAggBB fififiiffiif ????Einstein系數(shù)與躍遷矩陣元的關(guān)系 考慮分子在電場(chǎng) E = (1/2)E0exp[i(? tk為的變化的速率為－布居自發(fā)發(fā)射引起終態(tài)自發(fā)發(fā)射：E i ns t e i n , )2(fififffiAANNfif ????受激輻射系數(shù)。中每單位體積內(nèi)的能量頻率區(qū)域能密度，為場(chǎng)吸收系數(shù)。在微擾 H’的作 用下，系統(tǒng)可以由一個(gè)本征態(tài)過渡到另一個(gè)本征態(tài)，產(chǎn)生 躍遷 。 ? 自發(fā)發(fā)射 的 K矢量是任意的，因此發(fā)射光子的模式也是任意的。 黃世華 激光光譜學(xué) 內(nèi)容 第一章 光譜測(cè)量方法簡(jiǎn)介 (光譜知識(shí)基礎(chǔ) ) 第二章 譜線的寬度和線形 (光譜知識(shí)基礎(chǔ) ) 第三章 激光選擇激發(fā) 高分辨 第四章 相干瞬態(tài)光譜學(xué) (相干，高分辨 ) 第五章 熒光譜線窄化和光譜燒孔 高分辯 第六章 Raman散射，雙光子吸收及某些非線性光學(xué)效應(yīng) (非線性 ) 第七章 四波混頻 (非線性 , 相干 ) 第八章 超快速光譜學(xué) (超快 ) 各章內(nèi)容上的聯(lián)系 第一章 ?第二章 ? 第三章 第四章 ?第五章 第六章 ?第七章 第八章 3 4 5 6 7 8 High Resolution Coherent Ultrafast Nonlinear 本課程的主要內(nèi)容 ? 第一講 光譜知識(shí)簡(jiǎn)介 ? 光譜測(cè)量，能級(jí)和躍遷，譜線線形 ? 第二講 高分辨光譜學(xué) ? 激光選擇激發(fā)，熒光譜線窄化，光譜燒孔 ? 第三講 固體離子發(fā)光中的基本規(guī)律和理論 ? 電子 聲子耦合， 能量傳遞 ? 第三講 相干瞬態(tài)光譜學(xué) ? 第四講 超快光譜學(xué) ? 第五講 非線性光學(xué)現(xiàn)象與激光光譜學(xué) ? 第六講 摻雜納米材料的發(fā)光性質(zhì) 第一章 光譜知識(shí)簡(jiǎn)介 能級(jí)和躍遷 二能級(jí)系統(tǒng)描述躍遷過程： A21 ?? E2 E1 自發(fā)發(fā)射 受激發(fā)射 受激吸收 ?? ?? ?? ?? 光的頻率由 玻爾關(guān)系 給出： ?12 EE ???B21 B12 激發(fā)態(tài) 基態(tài) 能級(jí)：電子所處的能量狀態(tài) Hamilton算符 H H|j=E|j的本征函數(shù) | ji和本征值 Ei E0 E1 E2 E3 |j0 |j2 |j3 |j1 本征態(tài) E0 E1 E2 E3 |j0 |j2 |j3 |j1 H’ 外場(chǎng) , 例如 光 E H’=ESer=Em |j0 ? |j3 H’ 系統(tǒng)內(nèi)的相互作用，例如， H’(DA) E0 E1 E2 E3 |j0 |j2 |j3 |j1 E0 E1 E2 E3 |j0 |j2 |j3 |j1 D A |j3(D) j1 (A) ? |j0(D) j2 (A) ? 每一次 受激吸收 都使電磁波一個(gè)模中的光子數(shù)減少一個(gè)。 激光與物質(zhì)相互作用－ 激光光譜學(xué) 非線性光學(xué) 量子光