文档介绍：第二章辐射场与物质的相互作用
§1 谱线加宽与线型函数
一、谱线加宽
1、概念
发光粒子或光源由于各种物理因素造成光谱曲线I()(强频函数)的线宽加大。
2、分类
(1)发光粒子的谱线加宽——自然加宽
发光粒子在自发辐射过程中由于辐射电磁波不断衰减而导致的谱线加宽
0
I
(2)光源的谱线加宽
①均匀加宽
发光粒子的光谱因物理因素加宽后中心频率不变,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子相同。如气体激光器的碰撞加宽
②非均匀加宽
发光粒子的光谱因物理因素使得中心频率发生变化,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子不同。如气体激光器的多普勒加宽
0
I
0
I
二、线型函数
1、定义
2、单位 s
3、性质
4、本质
三、自然加宽线型函数——洛仑兹型
N:自然线宽
2:激光上能级寿命
反映发光粒子或光源光谱线形状
证
(1)自发辐射光场模型(场时函数)
阻尼系数:
由阻尼振荡
由自发辐射几率
(2)光谱(强频)函数
及
与本征纵模线宽对比:c2
(3)光谱函数的积分
(4)线型函数
He-Ne激光器和CO2激光器上能级寿命分别为10-8s和10-4s,求(1)两激光器发光粒子所发光的自然线宽(2)两激光器在中心频率处的线型函数值
例1
解
He-Ne
CO2
分别求频率为和
处的自然加宽线型函数值(用峰值gm表示)
例2
解
某洛仑兹线形函数为(s),求该线形函数的线宽Δ及常数k
例3
解
一、碰撞加宽(均匀加宽)
§2 气体激光器的谱线加宽
1、机理由于气体分子间的碰撞,使发光粒子提前中断发光而引起的谱线加宽
2、线型函数——洛伦兹型
L:碰撞线宽
L:平均碰撞时间
碰撞加宽的光场模型:
与自发辐射光场模型相比:L2
二、光学多普勒效应
1、定义当光源与接收器间存在相对速度时,接收器测得光频将发生变化
2、频移计算公式
3、碰撞线宽经验公式
CO2:= MHz/Pa He-Ne:= MHz/Pa
p:气体压强
:碰撞系数