原子光谱与激光原理.ppt

一、氢原子光谱的实验规律 1889年瑞典物理学家里德伯提出一个普遍方程 k=1,n=2,3,… 莱曼系,紫外区 k=2,n=3,4,… 巴尔末系 k=3,n=4,5,… 帕邢系,红外区 k=4,n=5,6,… 布拉开系,红外区 k=5,n=6,7,… 普芳德系，红外区 k=6,n=7,8,… 哈菲莱系,红外区 1890年里德伯,里兹等人发现碱金属原子光谱有类似的规律 量子化条件:电子在稳定圆轨道上运动时，其轨道角动量L=mvr必须等于h/2?的整数倍，即 4.里德伯公式的推导 氢原子从高能级En跃迁到低能级Ek时，氢原子的发光频率为 其中 两个光子频率相同，方向同，振向同，位向 ④光放大与光吸收 二、激光的产生 1.粒子数反转 三能级系统 四能级系统 抽 快 慢 快 n2n1 反转 2.谐振腔：选择共振波长 提高单色性 一、激光的特点 1.高亮度 2.方向性好 3.单色性好 4.相干性好 二、激光器的种类 1.气体—He-Ne激光器 2.固体—红宝石 3.液体—染料激光器 三、激光的应用 1.激光测距：激光雷达和激光准直 2.激光用于农业 3.激光用在加工领域 4.激光用语医疗领域 5.激光通信 6.激光与能源 7.全息照相 8.激光舞台与激光唱片 9.激光在物理基础研究方面的应用 §9.3 全息照相 一般照相记录的是被照物反射到底片的强度—振幅信息，洗出相片是二维平面图，没有立体感，因为没记录被照物的位相信息。 一、定义 能记录被照物各点的发射光的振幅和位相的全息信息—称全息照相 二、基本原理 首先将景物的特定波面记录下来，在一步就是在观察时将原来的特定波面显现出来。 将一束激光照射到物体上，使反射光照到记录底片（感光片）上，同时将一束和上述物光相干的参考光也照射到底片上，使物光和参考光在底片上干涉，形成复杂的干涉条纹，通过感光显影、定影，就形成了全息底片。 观察时，将参考光和原来一样方向照明底片，由于衍射作用，就能产生极衍射波，其中就有一束波面线总在原来被摄物体之处，（虚象）还有一个是实象。 一、极化强度和极化波 原子在光源作用下，正负电中心拉开，被极化成电偶极子 单位体积内的原子的极化偶极距矢量和 P称电极化强度 极化场发射次极电磁波 二、线性光学 入射光场强为E 若 为极化率 P只与E的一次方成正比 次极电磁波和入射场有相同的频率，次极波 叠加的结果，决定物质时，入射光场的反射，折射和反射等，也满足光的独立性原理，以上现象 为线性光学现象 三、非线性光学 物质对光场的响应与光的场强的关系为非线 性关系。 式中 ， ， 都是物质有关的系数，后项多数比前项小的多。如仅取后两项 其中 表示原子内平均场强 当外界光场强E远小于时，要观察非线性光学 现象需要高强度激光束。只有激光引进以后，非 线性光研究才得以快速发展。 四、非线性光学现象 1.信频技术 2.受激拉曼散射 3.激光自聚焦 光学课程总结 共讨论了四类问题 非温度辐射 基尔霍夫定律 光的发散 热辐射 黑体辐射 普朗克量子假设 受激辐射 激光，非线性光学 相干条件