1
饱和吸收光谱实验
[
实验目的
]
1
、了解饱和吸收光谱的基本原理?/p>
2
、掌握基?/p>
LD
调制?/p>
Rb
原子饱和吸收光谱的测量方法;
3
、通过光谱分析理解饱和吸收光谱的去多普勒特性?/p>
[
仪器和装?/p>
]
1
?/p>
794nm
激光二极管?/p>
Laser diode, LD
)以?/p>
LD
驱动器和温度控制?/p>
1
套;
2
?/p>
87
Rb
原子?/p>
1
个和
87
Rb
85
Rb
原子?/p>
1
个;
(注:两组共用)
3
、腔?/p>
10 cm
?/p>
F-P
标准?/p>
1
个(折射?/p>
n
=1.51
,直?/p>
25.4 mm
?/p>
?/p>
4
?/p>
D2.0
中性密度滤光片
1
个,
D0.3
中性密度滤光片
1
个,可调光衰减片
1
个;
5
、光电探测器
2
个(?/p>
1
个电源)
?/p>
6
、信号发生器
1
个;
(注:两组共用)
7
、示波器
1
个;
8
、白?/p>
1
个,小孔
1
个,红外显示?/p>
1
个;
9
、楔形玻璃板
1
个,反射?/p>
1
个?/p>
[
实验原理
]
1
、饱和吸收原?/p>
饱和吸收光谱是一种获得消除多普勒展宽的激光光谱方法,它在
1981
年诺
贝尔物理学奖中被提及?/p>
Arthur L. Schawlow
?/p>
,而后被应用到激光冷却捕获原?/p>
?/p>
Bose-Einstein
凝聚实验中,后两者的研究成果也分别在
1997
年和
2001
年获
得诺贝尔奖。由此可见,饱和吸收光谱是一种非常有用的光谱技术?/p>
?/p>
多普勒展?/p>
:当粒子相对于探测光?/p>
0
?/p>
以速度
v
(正号表示粒子运动方
向与光束传播方向相同,负号反之)运动时,探测器接收到的实际频?/p>
?/p>
为:
?/p>
?
?
?/p>
?
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
c
v
1
0
?/p>
?/p>
?/p>
1
?/p>
其中
c
为光速。在热平衡条件下,粒子运动速度服从
Maxwell-Boltzmann
分布?/p>