《超快
激光光谱原理与技术基础》较
系统地介绍了超快光谱研究所涉及的理论基础和实验技能。全书共16章,主要内容包括:时间分辨光谱的历史和进展,分子光谱学基础,飞秒激光技术,非线性光谱学基础、原理及其应用,二维光谱实验及应用,飞秒瞬态吸收光谱技术及数据分析方法,荧光偏振及各向异性原理,超快荧光测量技术,飞秒激光脉冲性质表征方法,脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱,激光光谱实验中噪声与微弱信号测量以及计算机接口技术。
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5Ve 《超快激光光谱原理与技术基础》可作为从事时间分辨光谱研究科技人员的参考书,尤其适合进入该领域的研究生。书中对光谱学一些基本概念的阐述及
光学实验技能的介绍也适合本科高年级学生。
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|8:IH@K* #F~^m 目录
u#c3T'E 第1章 时间分辨光谱技术导论
Oz:J8l% 1.1 时间分辨光谱概述
+"HLx%k 1.1.1 时间分辨简介
<PayP3E 1.1.2 飞秒化学
[|)Eyd[G 1.2 量子波包
jZ5 mpYUO 1.2.1 量子力学波包
>cE@m=[ 1.2.2 里德堡(Rydberg)态波包
BnL [C:| 1.2.3 波包再现结构
NGYUZ\m 1.2.4 波包的制备与激发光脉宽
2
u{"R 1.2.5 波包的产生
_K#LOSMfj/ 1.2.6 波包运动的实验测量方法
"B~ow{3 1.2.7 波包测量实例分析
PI5a'k0F 1.3 密度矩阵表示
0';U3:=i, 1.3.1 相干态的密度矩阵表示
^q$m>|KI 1.3.2 密度算符与密度矩阵
`]0E) 1.3.3 纯态和混合态
(i"@{[IP 1.3.4 混合态的密度矩阵
l1utk8'- 1.4 飞秒光相干振动激发的唯象处理
l\NVnXv:> 1.5 低频振动相干态冲击受激拉曼散射实验测量及理论分析
"kHQ}#6r 1.5.1 相干态冲击受激拉曼散射泵浦-探测实验测量
TO|&}sDh 1.5.2 相干态冲击受激拉曼散射实验结果的理论分析
0bt"U=x4 参考文献
b;;C>< 第2章 分子光谱学基础
g3`:d)| 2.1 光谱的量子本性
@o g&l; 2.1.1 一维谐振子的波函数
6u'+#nm 2.1.2 角动量的量子化特征
:k"VR,riF 2.2 轨道与电子态
O6[, K1, 2.2.1 原子轨道与电子态
x<S?" 2.2.2 分子轨道与电子组态
c~0hu*& 2.3 分子对称性与分子点群
)U~,q>H+
% 2.4 电子跃迁与光谱
=y>g:}G7 2.4.1 分子的光吸收
>\x 2.4.2 跃迁矩
xD#r5 2.5 光谱跃迁选择定则
*s"dCc 2.5.1 原子的电子跃迁选择定则
h
dw~AGO# 2.5.2 分子的电子态跃迁选择定则
KqE5{ q 2.5.3 电子态跃迁中的振动跃迁选择定则
7E-1
#4 2.5.4 纯振动、转动跃迁选择定则
_,U`Iq+X 2.6 激发态性质
BM@:=>ypQ 2.6.1 激发态表示方法
&f:"p*=a\ 2.6.2 激发态寿命
C_RxJWka 2.6.3 激发态能量
T"NDL[* 2.6.4 溶剂效应
)Hp{8c 2.6.5 无辐射跃迁过程
4Hk eXS. 2.6.6 激发态反应的Kasha规则
xP3v65Q1 参考文献
O=9mLI6 第3章 飞秒激光技术
-j6&W` 3.1 飞秒脉冲
激光器的发展
_9^ 3.2 克尔
透镜锁模掺钛蓝宝石飞秒激光振荡器
]4$t'wI. 3.2.1 掺钛蓝宝石晶体的性质
C`uZr k/ 3.2.2 克尔透镜锁模原理
{NS6y \, 3.2.3 钛宝石激光器谐振腔
RwG@C|sG 3.2.4 激光器锁模运转特性
AaVj^iy/X 3.2.5 色散与色散补偿
EEU)eltI 3.3 啁啾脉冲放大器
P{'T9U|O- 3.3.1 展宽器与压缩器
~ PO)>; 3.3.2 啁啾脉冲放大器工作原理与结构
*G<K@k 3.3.3 啁啾脉冲放大器实例介绍
~BSIp
. 3.4 非线性光学频率变换
z^KMYvH
g 3.4.1 近红外波段共线光参量放大
y" (-O%Pe 3.4.2 可见光波段非共线光参量放大
@-7h}2P Q 3.4.3 如何获得紫外、中红外波段的飞秒脉冲
&at^~o 3.4.4 频率变换装置实例介绍
=lE_
Q[P 参考文献
ZW6ZO[`6 第4章 非线性光谱学基础
&Ow[ 4.1 密度算符
u; c)Tt 4.1.1 纯态的密度算符
E&}@P0^ 4.1.2 密度算符的时间演化
#LGAvFA*_F 4.1.3 统计平均的密度算符
rYp]RX> 4.1.4 二能级系统密度矩阵的时间演化:无微扰情形
L=ala1{O 4.1.5 Liouville表示下的密度算符
Q*W`mFul 4.1.6 退位相
v(=?ge YLo 4.1.7 各种表示的层级结构
g3}K 4.1.8 二能级系统密度矩阵的时间演化:光学Bloch方程
?gp:uxq,. 4.2 微扰展开
.ykCmznf* 4.2.1 动机:非微扰展开的局限
HI`
q!LPv 4.2.2 时间演化算符
&.>
2@ 4.2.3 相互作用表象
O0"u-UX{ 4.2.4 备注:Heisenberg表象
ypCarvQT 4.2.5 波函数的微扰展开
baD`k?]( 4.2.6 密度矩阵的微扰展开
x*Lm{c5+ 4.2.7 非线性光学简介
K,!"5W rX* 4.2.8 非线性极化强度
<vMdfw"( 4.3 双边Feynman图
rv75R}.6R^ 4.3.1 Liouville路径
)}
I>"n 4.3.2 时序和准冲击极限
oj|\NlR 4.3.3 旋转波近似
/M}jF*5N 4.3.4 相位匹配
D*Cn!v$ 参考文献
0/1Ay{ns 第5章 非线性光谱学原理及其应用
&!@7+']) 5.1 非线性光谱学
X^?M4 5.1.1 线性光谱学
:sf(=Y.qA 5.1.2 三能级系统的泵浦-探测光谱学
b,Z\{M:f;F 5.1.3 量子拍光谱学
:y>$N(.8f 5.1.4 双脉冲光子回波光谱学
b3>`%?A 5.2 退相位的微观理论:光谱线型的Kubo随机理论
d".Xp4}f 5.2.1 线性响应
Ewfzjc 5.2.2 非线性响应
"sM
3NY 5.2.3 三脉冲光子回波光谱学
2MV!@rx 5.3 退位相的微观理论:Brown振子模型
kM#ZpI&0% 5.3.1 含时哈密顿量的时间演化算符
=B+^-2G8 5.3.2 Brown振子模型
4iXB`@k 5.4 二维光谱仪:三阶响应函数的直接测量
o=&tT,z 5.4.1 单跃迁的二维光谱
]M:=\h,t> 5.4.2 一组耦合振子的二维红外光谱
=54"9* 5.4.3 弱耦合振动态的激子模型
mbij& 0 参考文献
Lrr1) h 第6章 二维红外光谱
%ut^ O 6.1 简介
9kpCn.rJ 6.1.1 二维红外光谱定义
#RJFJb/ 6.1.2 二维红外光谱的用途
%yVboA1 6.2 二维红外光谱原理
u?ALZxj? 6.3 二维红外光谱实验
5Tl3k=o} 6.3.1 飞秒红外激光
光源 f
_
O 6.3.2 二维红外光谱仪
ckglDhC 6.3.3 二维红外光谱图
5._=m"Pl 6.4 二维红外光谱的应用
Cwb}$=p' 6.4.1 快速动态变化
55mDLiA 6.4.2 分子结构
T6P9Icv?@7 6.4.3 分子间相互作用
\Q
CH.~] 6.5 展望
SR+<v=i 参考文献
62}rZVJq 第7章 二维电子态相干光谱原理、实验及理论
模拟 -W#-m'Lvu 7.1 二维光谱原理
q1|! oQ 7.2 二维可见光谱实验装置
/C'dW 7.3 数据采集及计算
`egyk)"aM 7.4 理论
~h:/9q 7.5 实验结果与讨论
B{In
"R8 7.5.1 实验
J:N4F.o&K 7.5.2 理论模拟
R*DQm 7.6 二维电子光谱应用举例
@CxXkR 附:三能级系统的三阶响应函数
=:4vRq
[ 参考文献
#dd-rooQuD 第8章 二维飞秒时间分辨光谱概论
ZRK1UpP 8.1 背景介绍
KMhEU** 8.2 一维傅里叶变换谱
FL,av>mV 8.3 自由感应衰减
{<p-/|Z52 8.4 非线性响应
!9n!:"(r 8.5 信号辐射和传播
5ree3 quh 8.6 密度矩阵方法及双边费曼图
3BTXX0yx 8.7 二维傅里叶变换谱
NV[_XXTv7 参考文献
IK
/@j 第9章 飞秒瞬态吸收光谱及常规光路调节技术
TB8a#bK4 9.1 简介
k~YZT 8 9.2 实验光路
jn+M L& 9.3 数据采集与计算
gvoo1 Sa 9.3.1 瞬态光谱动力学
5UTIGla 9.3.2 数据采集
6G6B!x 9.3.3 采集程序
ZjOUk;H? 9.4 超快实验光路调节技巧
zRz7*o&l 9.4.1 双镜法调节光路
RfZZqeU 9.4.2 光程设定
_6"YWR 9.4.3 延迟线
8.g(&F 9.4.4 重合的调节
)=PmHUd 9.4.5 光楔的使用
bR0 z$~ 9.4.6 偏振调节
qMA K"%x 9.4.7 翻转镜的使用
}gfs 9.5 超连续白光
B <CK~ybY 9.5.1 白光产生简介
d{gj8 9.5.2 白光产生条件
w<4,;FFlZ/ 9.5.3 白光的色散与色差
7p!w(N?s 9.6 实验检错
=VctG>ct| 9.7 其他测量方法
'(qVA>S 9.7.1 锁相放大器
q3~RK[OCq 9.7.2 门积分平均器
knPo"GQW 9.7.3 电荷耦合器件
4;_<CB 参考文献
2".^Ma^D! 第10章 奇异值分解及全局拟合数据处理方法
6pKb!JJ 10.1 方法简介
PN +<C7/ 10.2 数据矩阵的准备
QIcg4\d%s 10.3 奇异值分解的计算
_kJ?mTk 10.4 组分的选择方法
qXb{A*J 10.5 物理模型的建立
ckZZ)lW`* 10.6 全局拟合
9AbSt&# 参考文献
3 E~d 第11章 荧光的偏振性与荧光发射的各向异性
)Q!3p={S* 11.1 荧光偏振状态的表征(偏振比和发射各向异性)
b')Lj]%;k 11.1.1 线性偏振光激发
h
/. ^iT 11.1.2 自然光激发
p{sbf;-x} 11.2 瞬时和稳态各向异性
9qqzCMrI0e 11.2.1 瞬时各向异性
7n_'2qY 11.2.2 稳态各向异性
ub#>kCL9 11.3 各向异性的加和法则
HLPnbI-+ 11.4 发射各向异性与发射跃迁矩角分布之间的关系
IO(Y_7 11.5 分子固定不动取向随机分布的情形
X5M{No>z 11.5.1 吸收跃迁矩和发射跃迁矩相互平行的情形
LMV0:\> 11.5.2 吸收跃迁矩和发射跃迁矩非平行的情形
dV5a Ij 11.6 转动布朗运动效应
WC?}a^
8 11.6.1 自由转动
+Yuy%VT 11.6.2 受阻转动
|<YoH$. 11.7 应用
9Xr @ll 参考文献
bc".R] 第12章 超快荧光测量技术
wl*"Vagb 12.1 超快荧光测量技术简介
o`!7~n 12.2 荧光上转换技术
XO=UKk+EK 12.2.1 相位匹配
_QhB0/C 12.2.2 光谱带宽与群速失配
@k ~_ w# 12.2.3 荧光上转换实验
GmA5E 12.3 光克尔门技术
LPOZA` 12.3.1 光克尔荧光技术原理
}-e 12.3.2 光克尔荧光技术实验
HfF4BQxm 12.4 荧光非共线光参量放大技术
kRyt|ryWh 12.4.1 光参量放大基本原理
y[}O( 12.4.2 荧光光参量放大系统的基本构成
Ix"hl0Kh 12.4.3 数据采集系统
8@S5P$b}; 12.4.4 荧光收集系统
.Fz5K&E= 12.5 荧光放大光谱的失真与矫正
4/Vy@h"A3 12.5.1 影响光谱增益的因素
w84
]s%y 12.5.2 理论与实验的对比
A ko}v"d 12.5.3 光谱失真的解决方法
T@GR Tg 参考文献
qlUw;{;p 第13章 飞秒激光脉冲性质表征方法
)LA^j|Y} 13.1 飞秒激光脉冲
S[J=d%( 13.1.1 激光脉冲的数学表示
Qoj}]jve 13.1.2 脉冲波形与脉冲宽度
`mI%Se 13.1.3 色散、啁啾及其对脉冲宽度的影响
3,snx4q
( 13.1.4 载波位相
.Y.{j4[LQ 13.1.5 相速和群速
lZ3o3" 13.1.6 波前及波前倾斜
+!(W>4F 13.2 激光脉冲脉宽测量方法
) OqQz7' 13.2.1 自相关方法
x bG'![OX 13.2.2 频率分辨光学开关方法
~N i#xa 13.2.3 光谱位相相干电场重建方法
^jO$nPDd 13.3 脉冲激光载波位相及波前倾斜测量
~~.v*C[ 13.3.1 光谱干涉仪及载波位相的测量
HzO6hb{jJO 13.3.2 波前倾斜测量
>PsP y. 13.3.3 非共线光参量放大的相速、群速匹配条件
"4{_amgm&< 参考文献
(okCZ-_Jn 第14章 脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态吸收光谱
IZm_/ 14.1 引言
,|: a7b] 14.2 溶剂水(重水)的脉冲升温
6zQ {Y"0 14.3 纳秒脉冲升温典型激光光源介绍
I6]|dA3G 14.3.1 高压气体拉曼频移池
}T?MWcG4 14.3.2 Ho:YAG脉冲激光器
m_%1IJ 14.4 红外探测光源
mErXdb|L 14.4.1 一氧化碳激光器
s eFug 14.4.2 红外单色仪定标
X^tVq..0 14.5 信号探测及数据采集系统
J,s)Fu\j@ 14.6 数据采集系统的改进
%j].'
; 14.7 温度定标
pai>6p 14.8 红外实验蛋白样品处理方法
'~-Lxvf' 14.9 脉冲升温-时间分辨中红外瞬态吸收光谱应用实例
iL-I#"qT, 14.9.1 细胞色素C热稳定性研究
23/!k}G" 14.9.2 二硫键异构酶(DsbC)生物学异常活性研究
(%fl 参考文献
o:\RJig< 第15章 噪声与微弱信号测量
TA47lz q 15.1 信噪比
q%4l!gzF3 15.2 噪声的种类、来源以及相应的减噪措施
gTK5z.] 15.3 随机噪声
;Yrg4/Ipa 15.3.1 随机噪声的正态分布
VV(>e@Bc4 15.3.2 典型随机噪声的频谱特性
guC/eSxv 15.3.3 噪声的时域特性:脉冲噪声、起伏噪声
:E|HP#iwu 15.3.4 等效噪声带宽
PmtBu`OkV 15.4 电子仪器的固有噪声
vqLC?{i+ 15.4.1 热噪声
o7feH 6Sh 15.4.2 温漂的影响
_tR%7%3* 15.4.3 散粒噪声
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