第三章 用激光的多普勒极限吸收光谱和荧光光谱学.pdf

第三章 用激光器的多普勒极限吸收和荧光光谱学 Doppler-Limited Absorption and Fluorescence Spectroscopy with Lasers §3.1 Advantages of Lasers in Spectroscopy §3.2 High-Sensitivity Methods of Absorption Spectroscopy §3.3 Direct Determination of Absorbed Photons §3.4 Ionization Spectroscopy §3.5 Laser Magnetic Resonance and Stark Spectroscopy §3.6Laser-Induced Fluorescence 分辨率受多普勒线宽限制 激光线宽必须远远小于多普勒线宽才能扫出多普勒 线形 分辨率 R R λ/ ∆λ ν/ ∆ν ∆λ＝λ －λ 为中心波长为λ 和 λ 的两个强度相等 1 2 1 2 的谱线能被分辨的最小波长差 分辨率 λ λ 1 2 第三章 用激光器的多普勒极限吸收光谱和荧光光谱学 Doppler-Limited Absorption and Fluorescence Spectroscopy with Lasers 讨论可调谐激光器它们在吸收和荧光光谱学中的应用．首先论述光谱分辨受分子 吸收线的多普勒线宽限制的那些方法．事实上如果激光线宽度小于多普勒线宽， 则就可达到达极限．在诸如光抽运或激光感生荧光光谱学等的例子中可以使用多 模激光器，尽管这大多数情形中单模放光器也许更佳．然而一般来说，只要频率 跳动小于吸收线宽度，这些激光器可不必是稳频的． 1、 多普勒线宽 (Doppler width) 光沿 Z 方向传播。与光传播方向垂直方向运动的分子 吸收的频率为 ω ，在光传 0 播方向速度分量为 ν 的分子吸收的频率为 ν z Z ω ω (1+ ) 0 ????? c 热平衡时，气体分子的速度遵从玻尔兹曼分布： N 2 n (v )dv i e−(vZ / vP ) dv i Z Z Z v π P N i ∫n (vZ )dvZ 为所有在能级E 的密度，v 为最可几速度。谱 i i P 线的多普勒线型为: ⎛ ( − ) ⎞2 −⎜⎜c ω ω0 ⎟⎟ ω v I (ω) I e ⎝ 0 P ⎠ dω. 0 I 为在 ω 的吸收强度。谱线的半高全宽 (full width with half 0 0 maximum, FWHM)