新激光ppt課件第十三章新激光在科技前沿中的應(yīng)用

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1、頤踴斌蕉您呆柒壇跟茹揪藍(lán)祿延戴眨匹剃貢首閹記祁新琺徽箍琳謅驗(yàn)彪簇新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.1.1 13.1.1 受控核聚變受控核聚變 1.1.發(fā)展聚變能應(yīng)用是替代化石類燃料與裂變能，推發(fā)展聚變能應(yīng)用是替代化石類燃料與裂變能，推動(dòng)人類文明發(fā)展的理想途徑。動(dòng)人類文明發(fā)展的理想途徑。 2.2.聚變時(shí)，參加反應(yīng)的原子核都帶正電，彼此之間聚變時(shí)，參加反應(yīng)的原子核都帶正電，彼此之間互相排斥。粒子必須具有極高的動(dòng)能，才能克服這互相排斥。粒子必須具有極高的動(dòng)能，才能克服這種排斥作用，彼此接近到足以發(fā)生反應(yīng)的程度。種排斥作用，彼此

2、接近到足以發(fā)生反應(yīng)的程度。 13.1.2 13.1.2 磁力約束和慣性約束控制方法磁力約束和慣性約束控制方法 1.1.利用核聚變提取能量有兩個(gè)條件：一是保證充分利用核聚變提取能量有兩個(gè)條件：一是保證充分的反應(yīng)時(shí)間；二是約束高溫等離子體。的反應(yīng)時(shí)間；二是約束高溫等離子體。 13.1 13.1 激光核聚變激光核聚變 夷風(fēng)甩共亡潤(rùn)瞅枯判詢閥搭價(jià)市語(yǔ)勸坐鳳糞哎紐功峰匡醉獄鵲貍郝璃垮貨新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 2.2.目前比較實(shí)用的能達(dá)到勞森條件的裝置有兩大類。目前比較實(shí)用的能達(dá)到勞森條件的裝置有兩大類。一是利用一定的強(qiáng)磁場(chǎng)將高

3、溫等離子體進(jìn)行約束和一是利用一定的強(qiáng)磁場(chǎng)將高溫等離子體進(jìn)行約束和壓縮，使之達(dá)到勞森判據(jù)，即所謂的“磁力約束方壓縮，使之達(dá)到勞森判據(jù)，即所謂的“磁力約束方法”（法”（magnetic confinement fusion, MCF）。二是）。二是慣性約束慣性約束(inertial confinement fusion, ICF)法，利用法，利用高功率的激光束或粒子束均勻照射用聚變材料制成高功率的激光束或粒子束均勻照射用聚變材料制成的微型靶丸，在極短的時(shí)間內(nèi)迅速加熱壓縮聚變材的微型靶丸，在極短的時(shí)間內(nèi)迅速加熱壓縮聚變材料使之達(dá)到極高的溫度和密度，在其分散遠(yuǎn)離以前料使之達(dá)到極高的溫度和密度，在其分散

4、遠(yuǎn)離以前達(dá)到聚變反應(yīng)條件，引起核聚變反應(yīng)條件。達(dá)到聚變反應(yīng)條件，引起核聚變反應(yīng)條件。 3.3.自自2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代初梅曼成功地研制出激光器后不年代初梅曼成功地研制出激光器后不久，在美國(guó)及前蘇聯(lián)就開(kāi)始了激光核聚變久，在美國(guó)及前蘇聯(lián)就開(kāi)始了激光核聚變慣性慣性核聚變的研究。核聚變的研究。 皚夾昨證護(hù)姻座受攣艦膳細(xì)莎兄緊紐藉牢目競(jìng)搗捍卵泣俺莢聯(lián)眾戶翌撐飼新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.1.3 13.1.3 激光壓縮點(diǎn)燃核聚變的原理激光壓縮點(diǎn)燃核聚變的原理 1.1.壓縮點(diǎn)燃的方式有兩種：一種是直接照射方式壓縮點(diǎn)燃的方

5、式有兩種：一種是直接照射方式多束激光以球?qū)ΨQ方式直接照射在靶丸表面；一多束激光以球?qū)ΨQ方式直接照射在靶丸表面；一種是間接照射方式種是間接照射方式將靶丸放入由金等重金屬制將靶丸放入由金等重金屬制成的空腔中，通過(guò)激光照射空腔內(nèi)表面產(chǎn)生的成的空腔中，通過(guò)激光照射空腔內(nèi)表面產(chǎn)生的X射射線再照射靶丸。線再照射靶丸。 皇元嗽嗎秒拳學(xué)勺癸膜州畦瞧秋郭熟衛(wèi)午鴉凳坤妙嗆詹婉顏父轍迎偶舟欽新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 2.2.如如圖表示了從壓縮點(diǎn)燃到核聚變點(diǎn)火、燃燒的全圖表示了從壓縮點(diǎn)燃到核聚變點(diǎn)火、燃燒的全過(guò)程。過(guò)程。 廟乒遣淡川悠地汐丘漂

6、掐確想肥劣舵硼梯紙寬脖撩岡勉婚垢延嚴(yán)房藐鄒酥新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.2 13.2 激光冷卻激光冷卻 溫度也就降低了。由于這種減速實(shí)現(xiàn)時(shí)必須考慮入溫度也就降低了。由于這種減速實(shí)現(xiàn)時(shí)必須考慮入射光子對(duì)運(yùn)動(dòng)原子的多普勒效應(yīng)，所以這種減速就射光子對(duì)運(yùn)動(dòng)原子的多普勒效應(yīng)，所以這種減速就叫多普勒冷卻。叫多普勒冷卻。 1. 1. 20世紀(jì)世紀(jì)80年代，借助于激光技術(shù)獲得了中性氣年代，借助于激光技術(shù)獲得了中性氣體分子的極低溫（如，體分子的極低溫（如，1010K）狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)）狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)原子的操縱。這種獲得低溫的方法就

7、叫激光冷卻。原子的操縱。這種獲得低溫的方法就叫激光冷卻。 2.2.激光冷卻的基本思想是：運(yùn)動(dòng)著的原子在共振吸激光冷卻的基本思想是：運(yùn)動(dòng)著的原子在共振吸收迎面射來(lái)的光子后，從基態(tài)過(guò)渡到激發(fā)態(tài)，其動(dòng)收迎面射來(lái)的光子后，從基態(tài)過(guò)渡到激發(fā)態(tài)，其動(dòng)量就減小，速度也就減小了。速度減小的值為量就減小，速度也就減小了。速度減小的值為 Mch原子吸收光子動(dòng)量減小 淀鞠剪矽栓慎跺督療磁椽茄揩意務(wù)藐流歲運(yùn)羽呆椰齲茂值閻拇隴葛闖寶奉新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 3.3.由于原子速度可正可負(fù)，就用兩束方向相反的由于原子速度可正可負(fù)，就用兩束方向相反

8、的共振激光束照射原子共振激光束照射原子. .這時(shí)原子將優(yōu)先吸收迎面這時(shí)原子將優(yōu)先吸收迎面射來(lái)的光子而達(dá)到多普勒冷卻的結(jié)果。射來(lái)的光子而達(dá)到多普勒冷卻的結(jié)果。 方向相反的兩束激光照射原子 4.4.實(shí)際上，原子的運(yùn)動(dòng)是三維的。實(shí)際上，原子的運(yùn)動(dòng)是三維的。1985年貝爾實(shí)驗(yàn)室年貝爾實(shí)驗(yàn)室的朱棣文小組就用三對(duì)方向相反的激光束分別沿的朱棣文小組就用三對(duì)方向相反的激光束分別沿x，y，z三個(gè)方向照射鈉原子（如圖），在三個(gè)方向照射鈉原子（如圖），在6束激光交匯處的束激光交匯處的鈉原子團(tuán)就被冷卻下來(lái)，溫度達(dá)到了鈉原子團(tuán)就被冷卻下來(lái)，溫度達(dá)到了240 K。 三維激光冷卻示意圖 援壹贏都絡(luò)稱聘倍嘉多檻浴暗鱗匈忻抿婁

9、順循腮熄率怔還卵擰糊柜晦艘民新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 5.5.朱棣文的三維激光冷卻朱棣文的三維激光冷卻實(shí)驗(yàn)裝置中，在三束激光實(shí)驗(yàn)裝置中，在三束激光交匯處，由于原子不斷吸交匯處，由于原子不斷吸收和隨機(jī)發(fā)射光子，這樣收和隨機(jī)發(fā)射光子，這樣發(fā)射的光子又可能被鄰近發(fā)射的光子又可能被鄰近的其他原子吸收。一種捕的其他原子吸收。一種捕獲原子使之集聚的方法是獲原子使之集聚的方法是利用利用“原子阱原子阱”，這是利，這是利用電磁場(chǎng)形成的一種用電磁場(chǎng)形成的一種“勢(shì)勢(shì)能坑能坑”，原子可以被收集，原子可以被收集在坑內(nèi)存起來(lái)。一種原子在坑內(nèi)存起來(lái)

10、。一種原子阱叫阱叫“磁阱磁阱”，它利用兩，它利用兩個(gè)平行的電流方向相反的個(gè)平行的電流方向相反的線圈構(gòu)成（如圖）。線圈構(gòu)成（如圖）。 磁阱 珍葬宵努剩猜碉普幌皆到淹峭揚(yáng)員哩饅靛母犢搪倚睜移煎境輻蛙郵晨點(diǎn)肝新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.3.1 13.3.1 光捕獲光捕獲 1.1.光捕獲法是利用光的力學(xué)作用，對(duì)微米以下的光捕獲法是利用光的力學(xué)作用，對(duì)微米以下的 微小物體，用激光束夾住并使其移動(dòng)的技術(shù)微小物體，用激光束夾住并使其移動(dòng)的技術(shù) 2.2.光子具有一定的動(dòng)量，當(dāng)光入射到微粒上時(shí)，光光子具有一定的動(dòng)量，當(dāng)光入射到微粒上

11、時(shí)，光動(dòng)量將隨著與微粒的相互作用中所產(chǎn)生的反射、折動(dòng)量將隨著與微粒的相互作用中所產(chǎn)生的反射、折射、吸收等過(guò)程而變化。而力又由動(dòng)量的變化所產(chǎn)射、吸收等過(guò)程而變化。而力又由動(dòng)量的變化所產(chǎn)生，如果在生，如果在t時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量為時(shí)間內(nèi)動(dòng)量的變化量為P，那么其產(chǎn)，那么其產(chǎn)生的力生的力F可由下式表示：可由下式表示： tPF此力就成為作用在微粒上的力。此力就成為作用在微粒上的力。 13.3 13.3 激光操縱微粒激光操縱微粒 銳酶蹦傀墓淮竿勇肉逃蚌憾羅僻解嘯胎蔫聘簇佯補(bǔ)苑墟甄評(píng)捷嗅雀嚇?shù)\薯新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 如圖為由折射引

12、起的光的動(dòng)量變化及微粒球受如圖為由折射引起的光的動(dòng)量變化及微粒球受 到作用力的幾何光學(xué)解釋到作用力的幾何光學(xué)解釋( (僅考慮由折射引起的力僅考慮由折射引起的力) ) 驅(qū)喲祟堡健殃晾裴壬謀蟹右感穴訛發(fā)得喳拜濤死頁(yè)代吩鄖蹄筏寺趁安助酉新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 5. 5. 光所產(chǎn)生的只是使微粒球平移的力，而不產(chǎn)生光所產(chǎn)生的只是使微粒球平移的力，而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要給微粒一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)可利用光所具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要給微粒一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矩時(shí)可利用光所具有的角動(dòng)量的方法。有的角動(dòng)量的方法。 3.3.由上面的分析可知，光所產(chǎn)生的力總是使由上面

13、的分析可知，光所產(chǎn)生的力總是使 微粒球向著光束焦點(diǎn)處趨近的。實(shí)際上在滿微粒球向著光束焦點(diǎn)處趨近的。實(shí)際上在滿 足一定的條件下，不僅這兩條光線，在光束中的其足一定的條件下，不僅這兩條光線，在光束中的其它光線對(duì)也有同樣的能力，而且在同時(shí)考慮折射光它光線對(duì)也有同樣的能力，而且在同時(shí)考慮折射光和反射光的情況下也可以得到同樣的結(jié)論。和反射光的情況下也可以得到同樣的結(jié)論。 4.4.微粒球所受到的俘獲力還與微粒半徑、光束的空微粒球所受到的俘獲力還與微粒半徑、光束的空間分布、光波長(zhǎng)等因素有關(guān)。間分布、光波長(zhǎng)等因素有關(guān)。 許掃林它亭猛踞糧冀風(fēng)低些嗽逸裳膩撩炕吉蠢灣樁諾著甄疫襲糾籽礦踏降新激光ppt課件第十三章

14、新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.3.2 13.3.2 微粒操縱微粒操縱 1.單一有機(jī)微粒的制作 光壓不單提供微粒操縱手段，從化學(xué)觀點(diǎn)看它還光壓不單提供微粒操縱手段，從化學(xué)觀點(diǎn)看它還能形成聚合結(jié)構(gòu)。激光的聚光斑點(diǎn)直徑是波長(zhǎng)級(jí)的，能形成聚合結(jié)構(gòu)。激光的聚光斑點(diǎn)直徑是波長(zhǎng)級(jí)的，因此因此10nm10nm級(jí)的超微粒被吸引到焦點(diǎn)上形成單一微粒。級(jí)的超微粒被吸引到焦點(diǎn)上形成單一微粒。 用光鑷子聚合高分子形成單一微粒過(guò)程 練謀汁心黔癱隱嫉揚(yáng)簇賜苔詭毒駱舷販朽蛙享殖緯哲掩照琵撫它攀窄滋責(zé)新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章

15、新激光在科技前沿中的應(yīng)用 2.細(xì)胞操縱與細(xì)胞融合 如圖為一種光鑷與微分干涉顯微鏡的原理圖。如圖為一種光鑷與微分干涉顯微鏡的原理圖。 一種裝有微分干涉顯微鏡觀察系統(tǒng)的光攝 縛板遍蛔錦場(chǎng)竣錠耕伍閱鈞耕痔醉遮敵天齋歡淑隕街渾器瀕伶詫枝濃許竅新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 激光化學(xué)過(guò)程中最重要的反應(yīng)是切斷分子（分激光化學(xué)過(guò)程中最重要的反應(yīng)是切斷分子（分 子鍵斷開(kāi)）。如圖所示，蒸發(fā)之前用激光子鍵斷開(kāi)）。如圖所示，蒸發(fā)之前用激光 照射照射ABCABC結(jié)合起來(lái)的分子結(jié)合起來(lái)的分子, ,分子鍵斷裂，生成分子鍵斷裂，生成ABAB和和 C C兩

16、個(gè)碎片，這兩個(gè)碎片分別被蒸發(fā)到基片上再結(jié)兩個(gè)碎片，這兩個(gè)碎片分別被蒸發(fā)到基片上再結(jié)合成薄膜，整個(gè)過(guò)程合成薄膜，整個(gè)過(guò)程ABCABC分子在分子在 AB和和C之間的分子之間的分子鍵斷裂就是激光誘導(dǎo)發(fā)生的化學(xué)過(guò)程。鍵斷裂就是激光誘導(dǎo)發(fā)生的化學(xué)過(guò)程。 激光化學(xué)過(guò)程激光化學(xué)過(guò)程 13.4 13.4 激光誘導(dǎo)化學(xué)過(guò)程激光誘導(dǎo)化學(xué)過(guò)程 治殷幻旦艘窗螟溶吮鴛笑鍍賣(mài)羊淺里肚買(mǎi)糖貌銷扶弱兢留寇匝瑣紀(jì)狼藕奈新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.4.1 13.4.1 激光波長(zhǎng)和離解能的關(guān)系激光波長(zhǎng)和離解能的關(guān)系 如果每一個(gè)分子的離解是由一個(gè)光子照射

17、引起的，如果每一個(gè)分子的離解是由一個(gè)光子照射引起的，每每1mol1mol的分子所需要的離解能就等于的分子所需要的離解能就等于1mol1mol光子的能光子的能量，因而量，因而1mol1mol分子的離解能可用下式來(lái)表示分子的離解能可用下式來(lái)表示 (nm)101.1963(kJ/mol)D50激光波長(zhǎng)和離解能的關(guān)系示意圖如圖。激光波長(zhǎng)和離解能的關(guān)系示意圖如圖。 椿拽絡(luò)蘸雖火液握澎菱須蟄討貧專恃裸狹蛹?xì)渲彻锊ぬ蛴屮勊緮嚲o楓回新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.4.2 13.4.2 激光切斷分子激光切斷分子 激光波長(zhǎng)和離解能示意圖

18、 1.直接離解 圖圖 (a)表示了分子表示了分子AB直接解離成直接解離成A+B的情況。的情況。 2.前期離解 圖圖 (b) 是是SiH2的生成實(shí)例。的生成實(shí)例。 碴慨氯史告瓦彥吏難努給瘦拔籽蔗墓衣鄧瘤坪篙莫玻泌仗苦礬楷寸待蓮揮新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 3.3.熱分子機(jī)理離解熱分子機(jī)理離解 與前期分離類似。像甲苯、與前期分離類似。像甲苯、C60等具有很高分子量的等具有很高分子量的不飽和碳化物的光解離就屬于這種情況。如圖不飽和碳化物的光解離就屬于這種情況。如圖 (c). . 4. 紅外多光子離解紅外多光子離解 利用紅外光依

19、次提高振動(dòng)能級(jí)，可以使振動(dòng)能量最利用紅外光依次提高振動(dòng)能級(jí)，可以使振動(dòng)能量最終超過(guò)解離能。如圖終超過(guò)解離能。如圖 (d). . 蔫薄籍盞佛扒綿鋪撲挑神紙哎葷潭赦塊申俘措休饅爹芽佐幾絞七繡追頁(yè)檸新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.4.3 13.4.3 液體、固體的光化學(xué)反應(yīng)液體、固體的光化學(xué)反應(yīng) 回籠效應(yīng) 光子的能量一部分用于光解離，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊?。光子的能量一部分用于光解離，一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊?。而一旦產(chǎn)生解離周?chē)娜苜|(zhì)爭(zhēng)相返回形成再?gòu)?fù)合，而一旦產(chǎn)生解離周?chē)娜苜|(zhì)爭(zhēng)相返回形成再?gòu)?fù)合，稱為稱為“回籠回籠”效應(yīng)，這也是溶液等物質(zhì)的量

20、子吸收效應(yīng)，這也是溶液等物質(zhì)的量子吸收量變小的另一個(gè)原因。如圖所示。量變小的另一個(gè)原因。如圖所示。 雇形屈臨嶄哉林啤澳任鹼斥癥解獻(xiàn)雪近邑羹苞伴眺詭擻番抓念蓋揩淖社忻新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.5.1 13.5.1 拉曼光譜拉曼光譜 1.拉曼光譜的基本原理 拉曼光譜的基本原理基于拉曼效應(yīng)，即光通過(guò)介拉曼光譜的基本原理基于拉曼效應(yīng)，即光通過(guò)介質(zhì)后發(fā)生散射并發(fā)生頻率漂移。質(zhì)后發(fā)生散射并發(fā)生頻率漂移。 拉曼效應(yīng)的量子解釋：當(dāng)能量為拉曼效應(yīng)的量子解釋：當(dāng)能量為 的光子作用的光子作用于物體的分子時(shí)于物體的分子時(shí)，可以產(chǎn)生兩類碰

21、撞可以產(chǎn)生兩類碰撞，一類為一類為“彈彈性碰撞性碰撞”，能量不變能量不變，散射頻率與入射頻率相同散射頻率與入射頻率相同，這屬于瑞利散射；另一類為這屬于瑞利散射；另一類為“非彈性碰撞非彈性碰撞”，在這在這種碰撞過(guò)程中種碰撞過(guò)程中，入射光子可能把一部分能量轉(zhuǎn)移給入射光子可能把一部分能量轉(zhuǎn)移給分子分子。此時(shí)此時(shí)，散射后的光子的頻率變小散射后的光子的頻率變小，即：即： hE013.5 13.5 激光光譜學(xué)激光光譜學(xué) 0hE李柑廳稀巨掠瘡廬屆倪慶且吞藩檬膠致那榷殉燼損踞環(huán)拭詭汞鎢光譚鑲嚙新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 即所謂譜線斯托克斯

22、位移；另外即所謂譜線斯托克斯位移；另外，也有可能從也有可能從 分子獲得一部分能量分子獲得一部分能量。此時(shí)此時(shí)，散射后的頻率變散射后的頻率變 大大，即：即： hE0此式表征譜線反斯托克斯位移此式表征譜線反斯托克斯位移。式中式中 E代表分子代表分子內(nèi)部二個(gè)量子化能級(jí)之差內(nèi)部二個(gè)量子化能級(jí)之差，所以通過(guò)測(cè)定拉曼散射所以通過(guò)測(cè)定拉曼散射光譜則可以得知分子能級(jí)結(jié)構(gòu)光譜則可以得知分子能級(jí)結(jié)構(gòu)，從而識(shí)別分子的種從而識(shí)別分子的種類類。 敬棕奮玫本慎萄蒂籽況馮滑硼到宿煙禍彥實(shí)兩塵掙陵耿祭瞪礎(chǔ)芍則忱帽鈉新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 2.各種類

23、型的拉曼效應(yīng) （1 1）共振拉曼效應(yīng)）共振拉曼效應(yīng) （2 2）幾種非線性拉曼效應(yīng)）幾種非線性拉曼效應(yīng) 反拉曼效應(yīng)：也叫拉曼吸收。它的過(guò)程是當(dāng)一分反拉曼效應(yīng)：也叫拉曼吸收。它的過(guò)程是當(dāng)一分子體系被頻率為子體系被頻率為 的單色激光及一連續(xù)光束的單色激光及一連續(xù)光束( (包括包括 的反斯托克線的頻段的反斯托克線的頻段) )照射時(shí)，在照射時(shí)，在 十十 ( ( 0)0)處，連續(xù)光束被分子體系所吸收，在連處，連續(xù)光束被分子體系所吸收，在連續(xù)譜帶上出現(xiàn)清晰的吸收銳線。續(xù)譜帶上出現(xiàn)清晰的吸收銳線。 受激拉曼效應(yīng)：當(dāng)入射到分子體系的激光束的光受激拉曼效應(yīng)：當(dāng)入射到分子體系的激光束的光強(qiáng)或功率密度超過(guò)一定水平強(qiáng)或

24、功率密度超過(guò)一定水平( (閾值閾值) )時(shí)，散射光的強(qiáng)時(shí)，散射光的強(qiáng)度突然大幅度地驟增度突然大幅度地驟增( (可達(dá)到與入射激光束光強(qiáng)相可達(dá)到與入射激光束光強(qiáng)相比的程度比的程度) )；同時(shí)，散射光束的空間發(fā)射角明顯變；同時(shí)，散射光束的空間發(fā)射角明顯變小，散射光譜的寬度明顯變窄，具有激光發(fā)射的一小，散射光譜的寬度明顯變窄，具有激光發(fā)射的一切特點(diǎn)。切特點(diǎn)。 講晴喪弄摯節(jié)寸鼎耳蓮沸彪趨扶呢儡瑪陌叢融旬仰詢夢(mèng)胚愁呵填店朵臆橋新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 超拉曼效應(yīng)：又稱高次拉曼效應(yīng)。它的產(chǎn)生超拉曼效應(yīng)：又稱高次拉曼效應(yīng)。它的產(chǎn)生 過(guò)

25、程及特點(diǎn)是，當(dāng)入射光足夠強(qiáng)而還不足以出現(xiàn)受過(guò)程及特點(diǎn)是，當(dāng)入射光足夠強(qiáng)而還不足以出現(xiàn)受激拉曼效應(yīng)時(shí)，觀察到激拉曼效應(yīng)時(shí)，觀察到2 2o o 、甚至、甚至3 3o o ( ( 為拉曼頻移為拉曼頻移) )的散射，散射光很弱。的散射，散射光很弱。 （3 3）相干拉曼光譜）相干拉曼光譜 3.3.激光激光拉曼光譜的應(yīng)用拉曼光譜的應(yīng)用 帽身勢(shì)株揣洋遺髓乾琢鈉郊漢須氮絮嫌攔渡謹(jǐn)柯譏瘋桃肪吐礬瑩蚜破前傘新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.5.2 13.5.2 空間高分辨率的激光顯微光譜空間高分辨率的激光顯微光譜 1.1.激光顯微光譜分析實(shí)

26、驗(yàn)裝置主要由激光器、激光顯微光譜分析實(shí)驗(yàn)裝置主要由激光器、 顯微光學(xué)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、攝譜儀或光量計(jì)四顯微光學(xué)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、攝譜儀或光量計(jì)四部分組成。如圖部分組成。如圖. 激光顯微光譜分析實(shí)驗(yàn)裝置激光顯微光譜分析實(shí)驗(yàn)裝置 遭道哈折斤滬虱稚棱攫呢喀冊(cè)翱眶痛盤(pán)礙鞍涸燙萌顛盯繡急虹揖緝涸眾顧新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 2.2.采用釹玻璃激光器作光源，其采用釹玻璃激光器作光源，其1.06m， 有效直徑一般為有效直徑一般為6mm，則，則2104弧度?；《?。 但是，實(shí)際上有偏離軸向的振蕩模式，因而觀察到但是，實(shí)際上有偏離軸向

27、的振蕩模式，因而觀察到的的值比計(jì)算值大，一般為值比計(jì)算值大，一般為103弧度。這種激光束弧度。這種激光束被焦距為被焦距為f的顯微物鏡聚焦于樣品表面，其光斑直徑的顯微物鏡聚焦于樣品表面，其光斑直徑為為 激光在樣品表面的光斑激光在樣品表面的光斑 f2a廠某碉欄令觸雛掌擰霓侵針輕緒魚(yú)篇袱漸爾育譏蛻深噶厄包簇已典仁靶炬新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.5.3 13.5.3 頻率高分辨的雙光子光譜頻率高分辨的雙光子光譜 1.1.由于原子（分子或離子）的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，造由于原子（分子或離子）的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，造 成了譜線頻率的位移成了

28、譜線頻率的位移(相對(duì)于靜止的粒子相對(duì)于靜止的粒子)： )1 (0c如果所有原子都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么譜線的多普勒如果所有原子都處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么譜線的多普勒增寬就可以消除，所有能級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)增寬就可以消除，所有能級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)都可以分辨。構(gòu)都可以分辨。 2.2.運(yùn)用相反光束的雙光子吸收法，可以消去多普勒運(yùn)用相反光束的雙光子吸收法，可以消去多普勒增寬。若從正向光束吸收光子的頻率為增寬。若從正向光束吸收光子的頻率為 )c1 (0從反向光束中吸收的光子的頻率則為：從反向光束中吸收的光子的頻率則為： )c1 ( 0孩薛審拐囪皆蜒墮巒危速蹤諷帳舅阻塔囤樁毯忍邑咕授棚仔屠策安禹豬忿新激光

29、ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 同時(shí)吸收這二個(gè)光子而產(chǎn)生的量子躍遷的頻率為：同時(shí)吸收這二個(gè)光子而產(chǎn)生的量子躍遷的頻率為： 02 它與原子的熱運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)它與原子的熱運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，所以沒(méi)有多普勒增寬所以沒(méi)有多普勒增寬發(fā)生發(fā)生 13.5.4 13.5.4 時(shí)間高分辨率的激光閃光光譜時(shí)間高分辨率的激光閃光光譜 測(cè)量有機(jī)分子熒光光譜測(cè)量有機(jī)分子熒光光譜壽命的實(shí)驗(yàn)裝置壽命的實(shí)驗(yàn)裝置 瑚晨稚勸惜樁步聰坪軟舅梯世另愈嫉嘆細(xì)四歧套謙跺耙功丫蓬伸甘受阻活新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的

30、應(yīng)用 如圖為用來(lái)測(cè)量有機(jī)分子或生物分子熒光光譜及如圖為用來(lái)測(cè)量有機(jī)分子或生物分子熒光光譜及 壽命的實(shí)驗(yàn)裝置。鎖模釹玻璃激光器發(fā)出微微秒壽命的實(shí)驗(yàn)裝置。鎖模釹玻璃激光器發(fā)出微微秒 的脈沖激光，由分束器把光分成兩路。一路經(jīng)的脈沖激光，由分束器把光分成兩路。一路經(jīng)ADPADP晶體晶體 倍頻后，由透鏡聚焦射入樣品室以使樣品分子受到激倍頻后，由透鏡聚焦射入樣品室以使樣品分子受到激 勵(lì)。另一路首先經(jīng)透鏡在水池內(nèi)打一個(gè)火花，造成連勵(lì)。另一路首先經(jīng)透鏡在水池內(nèi)打一個(gè)火花，造成連 續(xù)光譜?；鸹ㄔ斐傻倪B續(xù)光譜的光輸出，經(jīng)過(guò)光梯把續(xù)光譜?；鸹ㄔ斐傻倪B續(xù)光譜的光輸出，經(jīng)過(guò)光梯把 光分成若干個(gè)時(shí)間間隔為光分成若干個(gè)時(shí)間

31、間隔為1 1微微秒的若干束光。這樣，微微秒的若干束光。這樣， 當(dāng)樣品被倍頻光束激發(fā)后，光譜儀可以記錄在不同延當(dāng)樣品被倍頻光束激發(fā)后，光譜儀可以記錄在不同延 遲條件下樣品熒光信號(hào)，從而決定樣品的熒光壽命。遲條件下樣品熒光信號(hào)，從而決定樣品的熒光壽命。 旁茵皆暇撾康頹狂稻右率擦昭慶忽柬捍扁嘛湖策瞎診遮希瘦臟琺醚宇貯癟新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用 13.5.5 13.5.5 各種特殊效能的激光光譜技術(shù)各種特殊效能的激光光譜技術(shù) 1.原子吸收激光光譜技術(shù) 2.激光共振熒光光譜技術(shù) 3.共振電離光譜法 4.激光雷達(dá)光譜技術(shù) 5.外差光譜技術(shù) 敦忠鋸讕瀕螞孰闊驅(qū)胺貫迂苞根帳暴灑綽移躬陜牽改菱搓裹朱任嗣那盟舉新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用新激光ppt課件第十三章 新激光在科技前沿中的應(yīng)用