氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究

发布时间：2021-04-17 22:44

　　碱金属原子在与稀有气体的中性碰撞过程中短暂的形成范德瓦耳斯分子,因此轻微的改变了碱金属原子的能级。这一机制不但可以解释碱金属原子在各种环境气体中的光谱变化,而且在天体光谱学、大功率碱金属激光、极化稀有气体等诸多涉及碱金属光泵浦过程的领域都有非常重要的应用,因而成为近年来理论及实验研究的热点。理论上对于处于稀有气体环境中的碱金属光谱变化并不完善,具体表现在全量子理论无法正确描述谱线的压力展宽与频移随环境气体温度的变化,而半经典理论尽管与实验观测更为接近但仍不完备。实验上尽管已存在多种碱金属与稀有气体组合在各种温度及压力范围下的光谱观测,但限于对光谱数据分析方法的差异及对高低温度极限区光谱观测的缺失,使得实验结果间也存在明显的差异。本文针对上述理论及实验研究中的不足,首先使用窄线宽连续激光器,通过锁相放大系统,在低温区高精度地测量了He气环境下铷原子D1和D2线压力展宽吸收光谱。在考虑铷原子能级的超精细结构以及超精细跃迁相对强度的情况下对实验数据进行了分析,获得了压力展宽参数及频移参数。随后在Baranger理论的基础上,使用新的理论计算方法对压力展宽和频移参数进行了理论计算,通过变相法计... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

铷蒸气为增益介质时的三能级结构示意图

者制作成透明溶剂以保证光源可以通过样品。光束通过样品后的强度变化信息由单色仪和探测器组成的探测系统进行收集并通过电脑进行存储。根据样品种类不同，收集到的吸收光谱可以是线状谱或带状谱。其基本实验原理图如图2-1所示。2.2 吸收光谱中的展宽吸收谱线具有相当窄的频率或波长范围，既有一定宽度。消除本底后的谱线围绕中心波长（频率）附近的分布函数 I(λ)被称作线形（line profile）。其中谱线中间的主体部分被称作线身，两边距离中间较远的部分被称作线翼。在吸收谱线中，主要包含以下几种有限线宽展宽机制：自然展宽（natural

图 2-2 一般谱线的线形形式展宽激发态的原子具有一定的能级寿命 τ。根据布赖特-维格纳（Br对于两能级系统，在激发态上发现粒子处于能量 E 的概率密P 可知，能量处于中心能量 时概率最大，当 时此 Г 就是能量分布中的半高全宽（FWHM）。表征不稳定激发横线，而是具有一定宽度的分布。这个宽度是原子能态本身所自然宽度。能级宽度 Г 与它的寿命 τ 和跃迁速率 λ 有以下关系 2-2）与量子力学不确定关系 也是一致的。当基态其跃迁速率 λ=0，寿命 τ=∞，因此其能级宽度 Г=0。对于激发跃迁速率为：

【参考文献】：
期刊论文
[1]A new fully quantum-mechanical method used to calculate the collisional broadening coefficients and shift coefficients of Rb D1 lines perturbed by noble gases He and Ar[J]. 张伟,史彦超,胡碧涛,张毅.  Chinese Physics B. 2018(01)

硕士论文
[1]碱金属铷的碰撞展宽和频移的研究[D]. 张伟.兰州大学 2017
[2]等离子体中光谱谱线形状的研究[D]. 廉振中.兰州大学 2016
[3]3He极化腔及充气系统的设计与制作[D]. 冼文多.兰州大学 2015



本文编号：3144270