激光光谱学

课程编码：070200M01014H 英文名称：Laser Spectroscopy 课时：60 学分：4.00 课程属性：一级学科核心课 主讲教师：姬扬等

本课程以戴姆特瑞德《激光光谱学》为教材，讲授激光光谱学的基本原理和实验技术，描述激光光谱学当前研究的全貌。

学生需要有光学、原子物理学和量子力学的基础知识（大学物理课程）

第一章 光的吸收和发射 2.0学时
第1节 腔模
第2节 热辐射和普朗克定律
第3节 吸收、受激辐射和自发辐射
第4节 基本光度学量
第5节 光的偏振
第6节 吸收谱和发射谱
第7节 跃迁几率 （跃迁几率、吸收系数和谱线强度之间的关系）
第8节 辐射场的相干性质
第9节 原子系统的相干性
第二章 谱线的宽度和形状 2.0学时
第1节 自然线宽
第2节 多普勒宽度
第3节 谱线的碰撞展宽
第4节 渡越时间展宽
第5节 谱线的均匀展宽和非均匀展宽
第6节 饱和展宽和功率展宽
第7节 液体和固体中的谱线形状
第三章 光谱仪器 4.0学时
第1节 光谱仪和单色仪
第2节 干涉仪
第3节 光谱仪和干涉仪的比较
第4节 波长的精确测量
第5节 光的探测 （探测技术和电子仪器）
第四章 激光器 6.0学时
第1节 激光器的基本知识
第2节 激光共振腔
第3节 激光发射谱的特性
第4节 单模激光的实现
第5节 单模激光器的波长可控调谐
第6节 单模激光的线宽
第7节 可调谐激光器
第8节 非线性光学混频技术
第9节 高斯光束
第10节 实验技术
第五章 多普勒限制的激光吸收谱和激光荧光谱 6.0学时
第1节 在光谱学中使用激光的优点
第2节 吸收光谱学的高灵敏方法
第3节 直接测量被吸收的光子
第4节 电离光谱学
第5节 光电流光谱学
第6节 速度调制光谱学
第7节 激光磁共振和斯塔克光谱学
第8节 激光诱导荧光
第9节 不同方法的比较
第六章 非线性光谱学 4.0学时
第1节 线性吸收和非线性吸收
第2节 非均匀展宽谱线的饱和
第3节 饱和光谱学
第4节 偏振光谱学
第5节 多光子光谱学
第6节 非线性光谱学的特殊技术
第七章 激光拉曼光谱学 2.0学时
第1节 基本知识
第2节 线性激光拉曼光谱学的实验技术
第3节 非线性拉曼光谱学
第4节 特殊技术
第5节 时间分辨拉曼光谱学
第6节 激光拉曼光谱学的应用
第八章 分子束的激光光谱学 2.0学时
第1节 缩减多普勒宽度
第2节 超声分子束的绝热冷却
第3节 冷分子束中的团簇和范德瓦耳斯分子的形成以及它们的光谱
第4节 分子束的非线性光谱学
第5节 快离子束中的激光光谱学
第6节 快离子束激光光谱学的应用
第7节 冷离子束中的光谱学
第8节 分子束激光光谱学和质谱学的结合
第九章 光学泵浦和双共振技术 4.0学时
第1节 光学泵浦
第2节 光学-射频双共振技术
第3节 光学-微波双共振
第4节 光学-光学双共振
第5节 双共振光谱学的特殊探测模式
第十章 时间分辨的激光光谱学 6.0学时
第1节 激光短脉冲的产生
第2节 超短脉冲的测量
第3节 用激光测量寿命
第4节 皮秒到阿秒范围的光谱学
第十一章 相干光谱学 4.0学时
第1节 能级交叉光谱学
第2节 量子拍光谱
第3节 受激拉曼绝热传递技术
第4节 激发和探测原子和分子中的波包
第5节 光学脉冲序列的干涉光谱学
第6节 光子回声
第7节 光学章动和自由感应衰减
第8节 外差光谱学
第9节 关联光谱学
第十二章 碰撞过程的激光光谱学 2.0学时
第1节 碰撞谱线展宽和谱线位移的高分辨率的激光光谱学
第2节 测量激发态原子和分子的碰撞截面
第3节 测量分子的电子基态中的碰撞诱导跃迁的光谱技术
第4节 化学反应碰撞的光谱学
第5节 用光谱确定交叉分子束中的差分碰撞截面
第6节 光子辅助的碰撞能量转移
第十三章 激光光谱学的新进展 8.0学时
第1节 原子的光学冷却和俘获
第2节 单个离子的光谱学
第3节 光学拉姆齐条纹
第4节 原子的干涉
第5节 单原子微波激射
第6节 在自然线宽内的光谱分辨率
第7节 绝对光学频率的测量和光学频率标准
第8节 压缩
第十四章 激光光谱学的应用 4.0学时
第1节 化学中的应用
第2节 用激光研究环境
第3节 在技术问题上的应用
第4节 生物学中的应用
第5节 激光光谱学在医学中的应用
第十五章 总结 4.0学时
第1节 总结
第2节 闭卷考试

姬扬，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，半导体超晶格国家重点实验室副主任。1998年，在中国科学院半导体研究所获得博士学位。2004年，获得国家自然科学基金委员会“杰出青年基金”。2010年，入选“朱李月华优秀教师”。主要从事半导体物理的实验研究工作，用光学方法和电学方法研究半导体中与自旋有关的物理现象和物理过程。实验条件先进，研究经验丰富。曾经在Nature、Science、Physcial Review Letters、Applied Physics Letters等学术期刊上发表过多篇学术文章。1992年毕业于中国科学技术大学物理系，获得学士学位。之后从事用于激光光束变换的二元光学系统的研究工作。1995年毕业于中国科学技术大学物理系光学专业，获得硕士学位。1995年至1998年，在中国科学院半导体研究所凝聚态物理专业学习，利用电流隧穿谱和稳态光谱研究磁场下半导体量子阱中电子子带间弛豫过程，特别是有声学声子和光学声子参与的电子跃迁过程。1998年获得理学博士学位。而后，在以色列魏兹曼研究所凝聚态物理系以博士后研究人员的身份工作了四年，通过测量电子在极低温度下的输运性质来研究凝聚态物理中的一些基本的物理现象和物理规律，特别是固体中电子自旋对电子输运过程的影响以及电子的波动和粒子特性。我们利用电子双缝干涉仪来研究电子被复杂系统散射的量子过程，利用灵敏探针来测量微小体系中的电荷分布，还研制了一种可以工作在强磁场下的新型电子干涉仪，为进一步研究高磁场下固体中电子的波动性质打下了基础。此外，还利用散粒噪声的测量技术来研究凝聚态物理学中的一些奇异现象，比如说分数统计等。2002年，开始在中国科学院半导体研究所超晶格和微结构国家重点实验室工作，从事半导体低维结构中电子的自旋相干过程的研究。2004年，获得国家自然科学基金委员会“杰出青年基金”。2010年，入选“朱李月华优秀教师”。主要从事半导体物理的实验研究工作，用光学方法和电学方法研究半导体中与自旋有关的物理现象和物理过程。