第六章的 无多普勒展宽光谱技术.pdf

第六章无多普勒展宽光谱技术 主讲教师：许立新 第六章无多普勒展宽光谱技术 人们关于原子、分子与物质结构的许多知识是从光谱学的 研究中获得的 光谱学技术要求：高灵敏度、高光谱分辨率． 在可见与紫外光谱区，分子有很稠密的电子光谱．谱线之 间的间隔远小于展宽机制所给出的最小间隔，用常规 的光谱方法测量时，测到的是一片准连续的谱带．因 此．反映原子、分子与物质结构更精细结构的信息被 各种光谱展宽机制掩盖起来 第六章无多普勒展宽光谱技术 光谱线展宽：自然线宽、碰撞展宽与多普勒展宽等展宽 机制， 原子间的相互作用产生的谱线展宽，即碰撞展宽，可以 通过测量低压气体的谱线来弥补 分子运动的多普勒效应带来的谱线展宽测要采用一些新 的、特殊的光谱技术来解决－无多普勒展宽光谱技 术．第四章中讨论过的外场扫描光谱技术是一种无多 普勒展宽的光谱技术 第一节饱和吸收光谱技术 一、兰姆凹陷与饱和吸收 由于辐射衰减，一个静止、孤立的受激原子的辐射线 型为： / 2 ( ) γ π g ω ( )2 2 / 4 ω ω γ − + 0 一个以速度u 运动的原子，相对于实验室坐标系发射的 ′ / +k ⋅u 中心频率为ω 的辐射存在多普勒频移：ω ω 0 0 0 则有 ( ) γ / 2π g ω ( )2 2 ω −ω+k ⋅u +γ / 4 0 第一节饱和吸收光谱技术 考虑一入射光束与处于热运动的N个二能级原子间的 相互作用，设频率为ω的单色光沿z 方向通过样品池， 原子吸收入射光后从基态1跃迁到激发态2 ： (ω ω ) γ / 2π g 0 − +k ⋅u 2 2 (ω −ω+k ⋅u) +γ / 4 0 能级1上的粒子数变化为： dN 1 ( ) ( ) ( 0 ) ρ ω ω ω −N B g − + ⋅ + − k u R N N 1 12 0 z 1 1 dt 第一节饱和吸收光谱技术 对于稳态情况，可解得： 0 ( ) N u ( ) 1 z N u 1 z ( ) ( ) ρ ω ω ω 1+ − + ⋅ /