远红外光谱及其应用

将方程 (

19

)的右边减去方程 ( 2 )的右边.

,

剩

r4.井

. . r L

9 O n

1..,,. J 1.

C

.

W1.

M is nn、

c一

Ka n a

5Fl二

Thra n o

o ll一 e

a ll

l J (

.

A,

.

Wh

ec

e了 l.

-

余的项定义为相对论延迟o的也不同 h a s P ir.

显然

,

这种定义与,

a t o G二 v i一 i,

So

i.

,。o

,

F,.

:。‘,、、 a,、

( 1 9 73 )

1

Sh;

a

p ir o,

t

尸力万、,

R

。,.

Ln

e

tto

r、.

0 (IC6 8 ) 2Ex

,

1 265,

ib id

2 6 (1 9 7 1 )so n.

1132Pr oe..

通过上面的讨论”

我们想要说明所谓相. . r L且 f L . r

“

JGA门一 l飞 J l J . n口 a‘ 1 1.. e s e f匕 s.

.

DIa v

A.

n

der

et

a

!

,

Co、

f

.

0 1一

p

.

T

e s

t、

.

T llo夕1夕:,

o r

对论的时间延迟效应是与长度定义有关的雷达回波实验不可能确定哪一种定义更合理,

“ t犷o.

J

二

(1 0 7 1 ): J D 2 0 (1 9 7 5 ) 2 2 1,

A

l i

d

er so一 1

et

a

l

.

事.

1

T

p i, 5 1,:、

0

o

t

0

1

.

J

.

e

* o

p人y s

.

R

e,二

8 2 (1 9 7 7 )

,

4 329RL 8.

实上广义相对论的其它三个验证同样不能雷达回波实验只能告诉我们,

DD

.

R. .

e a se,、 e lg

b

e

t

a

l.

,

A

:

t r o尹h夕s

.

J

.

3 4 (1 9 7 9 ) 2as s c C l i,

,

:

观测结果与广义相.

L 2 19

孟l i a L之 d

u

a n

d,

E

.

对论的预言相符而与牛顿理论矛盾

M

L i fs h it zo r‘,

T he.

a

l

Th

eo r

y

o

f F ie ld s,

Pe一又 a xn

P

re ss

(1 9 75 ),

23 5,

温伯格

参[1

考P h,5

文Re

献e

引力论和宇宙论

科学出版社

(1 9 8 0 )

3 0 2,

]

1

.

1

.

h S

a

p iro

,

二 L

tt

er s

13

( 1964 )

,

78 9

.

远

红

外

光

谱

及

其

应

用

吴述尧李从周在电磁波谱中,

(中国科学院物理研究所 )

红外辐射是介于可见光和.

式2.

.

在同一时期Cq、

,

还利用衍射光栅做色散元件.

微波之间的电磁辐射处理方法又有差别,

由于红外辐射的功率密,

观察了在

水蒸气分子等的纯转动吸收谱年期间〔,,

度随波长的增加而急剧下降域.

对于不同波长的、、

光栅光谱仪19 2 5一 19 6 02,

一般分为近中远三个区,

发展了以大面积.

远红外是较长波长的一侧,

从微波延伸的.

平面衍射光栅为色散元件1

配用多种滤波器以

观点又称同一区域为亚毫米波波长范围约为2 0产m

消除短波的高级衍射束迭加的光栅光谱仪是光栅光谱仪的光路图.

图

一 lm

m

(或用波数表示为、.

5 0 0一 lo e m、

一,

)

.

.

由

图.

1

可见2

,

衍射

这是在红外区域中能量最弱处理最困难开拓最晚的一个波段

光栅是光栅光谱仪的核心部分栅结构示意图光栅方程),

图

是衍射光,

衍射束满足布拉格方程 (也称以.

d s i n夕一,

d.

表示光栅常数夕光栅的刻痕要具

一1.

、

远红外光谱的发展概况

表示衍射角

n

表示衍射级

远红外光谱的早期研究远红外光谱的研究工作是从Ru

J 1 e n b s[,

教品样咋室

M

:

D

授领导的实验室开始的发表的2 0产m.

.

从

1889一1922

年几

M M

乎全部关于远红外光谱的工作都是这个实验室主要内容包括:,

在较长的波长 (约,

左右 )下测量石英晶体

N

C a

I, K.

r等离 B

M,

-

>R图L CH

Z

子晶体的折射率

发现了剩余辐射

这些材料1

已成为远红外光谱中消除不需要的辐射的反射

光栅光谱仪的光路图

滤波材料;开始使用高压汞灯做远红外辐射源;在长波一侧最早验证了普朗克黑体辐射经验公物理

——

光源: M反射镜: R反射滤波器:斩波器: T透射滤波器: S狭缝言 G e e s e探测器衍射光栅; l关s

一

——

e

—

光栅光谱仪有单光束和双光束两种J访声:,、

.

双光

束的谱仪结构复杂但能消除由于光源放大器和探测器等的不稳定引人的误差,.

为避免大气,

中水蒸气吸收的影响谱仪系统或者抽真空或者充干燥空气c m I一,..

较好的光栅光谱仪分辨率优于,

用这样的光栅光谱仪证明了理论上预 1 2言的 N H 3纯转动谱的双峰[测定了全部水蒸图 2

衍射光栅的原理

气的吸收谱3.

.

有严格的周期性

.

闪耀角夸的选择可以保证衍,

傅里叶变换诺仪傅里叶变换谱仪3‘“]

射束具有最大的强度

一般杏选在 1 5l产m

“

一30,

是利用干涉仪产生干I:

之间B

.

但是一,又,

,

由于 (l )红外辐射的功率密度比如波长从‘

涉条纹并通过傅里叶变换的数学处理获得谱线的方法1, .

=。)o

增加到,

1 0 0那: n

当由同一光源来的两束射线,

和几,

0功率密度降低约 1。

倍

.

对长波而言

源本身夕~

重新组合的时候:

合成束流.

I:

一 1 1+

八+ 1

2

,

的强度是非常弱的; (2 )从光栅方程几

d s in

表示两束的干涉效果,

对于单色相干源和os

可以看到

,

短波的高级衍射束重迭在所需,

平行束相位差那么.

11

,

2

~.

左c 2 (1 1 1 2 )‘

a

.

占

代表两束的,

波长的衍射束上又的一

比如刀2的二级衍射重迭在

如果.

8

是由于真空中的光程差引起。。

级衍射上,

.

在远红外波段.

,

这些高级衍,

占一 2侧口o x

代表辐射束的波数时,

,

x

代

射束是不能忽略的

为此

,

在光束到达衍射光

表光程差

当t

1 1一 I:2jl

栅之前采用反射和透射滤波器把短波滤去但这样也使长波辐射受到损失; (3 )决定光栅光

I

()一二.

(l+

c o s

Z彩口0 x

)

定义为干涉函数射源,

谱仪分辨率的狭缝约为几个毫米限制了进人谱仪的辐射能量.

,

此缝大大,

对于谱元密度为 B (。 )的辐

因此

光栅光谱.

..口 J户 . .

仪要求使用高灵敏的探测器弥补上述损失期的光栅光谱仪使用热电堆做探测器钡吐器响应慢,

早

I:

(: )一~

2

‘的 0 0 8

召 (。 ) (l+

eo s

Z,

。x

)汀

。

,

这种探

2

B

灵敏度低.

,

所以用这种谱仪在当

(口 )而B。 (,

3时并没有观察到理论上预言的 N H分子纯转

+ 2

动谱中的双峰器

19 4 7

年高莱发明了气动探测,

了{二 I( ),.

一,。口

,“

— 5长响应从可见光到毫米波响应时间约为 1,,

高莱管其室温探测率达到了理论值波,

~

I

:

+

m

s

.

上式中假定只有正频率若B

<.

0

,

5么力}

0倍响应时间也快了一灵敏度比热电堆高约 1

( ).。,

0

倍

.

如果定义B

B

因此.

,

高莱管的出现促使了光栅光谱仪的,

( )为偶函数。,

谱线与干涉函数之B‘ (一,,

间有更简单的关系即, (,一

商品化

在六十年代初.

又出现了基于人射束

引起的温度变化在铁电材料的表面之间感应电

合}。

B (,,+〔

势差的热释电探测器器匹配而成,.

它由热电系数高的铁电,

与

劣

晶体和高阻抗低噪声的场效应晶体管前置放大尽管室温灵敏度尚不及高莱管,一

有关的部分为‘ (‘ )

一一

2

丑 (“ ) c o。。

s

“ 2,

‘

x

d‘,汀.

由于它结构简单,

制做方便和响应时间更短等、、

优点已经在光栅光谱仪傅里叶变换谱仪,

x

竺}

( )。

。。 5

,:

射线谱仪激光光谱仗中广泛使用有取代价格昂贵的高莱管的趋势.

这就是傅里叶变换谱仪的基本方程

.

所需要的

谱线为干涉函数的傅里叶逆变换

:

10

卷

9

期

*

。

( )一。

二(劝 !

士一二二( ){lI二

。

刁”“dZ

x

eo s

而

x

d.

x

.

实际上换的条件.

,

上述步骤并不完善L,,

因为谱仪的,

光程差为有限值

这并不完全符合傅里叶变

为此根据需要引人截尾函数例如ZL

取宽度为甲,,

的矩形函数:_

、

、x,

一

re“‘

/

x

戈兀,

、口。 )一飞

x

(】

LL

,

l> x’ ‘

.

图

4

L

:

m e l la

「

光栅干涉仪原理

这样我们所要求的谱元分布为,

。 (,

卜{二二( )

T

( )一

二

波数 (长波 )的性能优于8 0 mc

c ln Mi h e s o

干涉仪

。

由这种干涉仪组成的谱仪的测量范围约在一1.

3一

根据卷积定理:中(f g

),

~

少 (j) *中 (g

),

,

自从五十年代初提出了多路传输的优点之后,

中代表傅里叶变换B

则Be

随着电子计算机的迅速发展.

,

傅里叶变换物理学和天,

(厅)

~

厅) (子) (*

t

谱仪作为一种重要的工具在化学文学等领域广泛使用着其主要优点是: (l )

、

其中八叼一

与光栅光谱仪比较,,

波长覆盖范围宽

可以从

~ j

吏

、劣少亡一

’

“二

中红外到远红外.

;

(2,

)分辨率高

一般来说都,

定义为仪器函数种:.

.

以上步骤称为变迹法,

高于率;3.

0 Ic m

.

一,

,

并且在整个波段保持恒定的分辨,

在傅里叶变换谱仪中使用的干涉仪有两e e so n干涉仪其简单原理见图 (l ) M i h l

(3

)信噪比高对于包含 N个谱元的信号使信噪比获得 N l.

由于利用了多路传输优点

招

由光源来的辐射束经分束器分成相等的两部分透射的部分经固定镜反射回来,.

倍的增益4.

,

反射的部4

一远红外激光和法布里拍罗千涉仪

分经可动镜反射回来测器Lama (2 ) L m

两束重新汇合后进人探,

在整个电磁波谱中化.

,

可见光领域最早实用、

l e.

ar

光栅干涉仪

如图

所示,

.

近些年来在,

x

射线.

紫外线.

、

微波以及近

r l a e

光栅由两组相间的条纹刻面组成.

其

红外波段也实现了自由控制属于未发展的领域、

唯独远红外区域,

中一组是可动的差的干涉束

通过波前分裂得到具有光程,

上面讲到的几种谱仪仍采,

这种干涉仪的结构复杂固定镜

但在低

用辉度低连续谱的硅碳棒和高压汞灯做光源

效率甚低两侧延伸

.

对于这一领域的开拓,,

不外乎从其Zm m.

.

从微波一侧看速调管在因而不适用作发射源,

以下

D

强

度急剧下降

1960

年

出现的返波管可以提高振荡频率器介探测器

但受固体中,

口“

D十

奇

」可动镜

热电子弛豫时间的限制300G Hz

,

振荡频率充其量达到年实现了在.

(又~

lm m

).

.

从可见光一侧看发展远1% 2 2 8产m

红外激光势在必行光源

振,

荡的氦氖激光9 55.

.

197 0

年首次发明了对分子进行采用气体,

八图3

光照射而激励的远红外激光:‘

C H少

m

的496

c o,

激光为光泵获得的远红外激光,

M

te

h el

so

ti

干涉仪的原理图

波长为

452

,

5 4 1拌m

.

从此以后

远红外

物理

激光迅速发展起来3 4拜m

,

已经在 2 650

种分子中从

红外区域在远红外光谱中用于波长校准2.

,

.

一1

.

9 7m m.

的范围得到了

多种振荡,

,

弱相互作用的精细结构尖锐的吸收峰可用来判别组分,

数目仍在增加调远红外辐射5

对于远红外光谱来讲例如,

更有希移动

吸收峰的

望的方法是利用一些非线性过程间接产生可.

、

加宽和重迭反映了分子相互作用导致的、

I在 L

N b0

3

晶体中混合m一,

键伸张弯曲及键角的变化由此可以推出结构,

c 8一3 8两束红宝石激光获得了在 2

及一,

。

一几

配位方面的信息

.

氢键是一种弱键的例子,,.

,

它

c 0

ln

e

,

范围内的可调差频辐C02.

射阎

.

在 L I

N b仇

是许多物质结合的媒介在许多场合下它能部分地或全部地被分开键的结合方式种分子群,,

晶体中混合两束下的 L i

激光也得

5一 1 4 0c m

一A一 H

… B一表示氢,

乎连续的频率范围旧

用 Q开关的红宝石照射.

,

A

代表一种分子群,,

B

代表另一

b O’ N

,

中产生相干喇曼散射和参量发生oc

一 A一H表示强结合.

H

…B一

表

得到知一 15

m

~ l

] 7的可调输出1

此外..

,

借助

示弱结合在这种结合中氢键的振动伸张模落人远红外区域.碰恤感应诺 3

混合染料激光束也得到了远红外辐射

无疑这,

将会大大改变远红外光谱的现状法布里一

拍罗干涉仪闭本身不是谱仪.

但作法布.

同类核的双原子分子由于对称性在远红外区域看不到纯转动谱.

为远红外激光或在有限谱区作为低强度测量的

但在较高的压力下,,

,

分

一种附加工具显示了与日俱增的重要性一,

子之间的碰撞能感应偶极矩

感应偶极矩是碰

里拍罗干涉仪实际上是一种特殊的带通

滤波器利用金属栅网的内反射完成滤波的作用法布里一拍罗干涉仪在可见光和紫外光区域也已

撞分子间距的短程函数依赖碰撞时间特点4.

由此引起的吸收过程

,

光子能量的吸收表现为碰撞后.

分子平动能量的增加,,

根据其依赖碰撞时间的.

使用

,

互补性栅,

的出现

—大大改善了法布里..

电容性网与电感性网组合一

可以从总的平动能量中分离出感应的偶

拍罗干涉仪在远红扫描法布里一拍罗

极矩从而导出核四极矩的信息报粱态物质的转动一平动吸收在凝聚态物质中,

外波段的透过率和精细度光的输出镜

干涉仪已经逐渐代替可变藕合镜作为远红外激配用法布里一拍罗干涉仪的远红.

分子间的互作用力与分.

子结合力相比不能忽略动较.

远红外吸收谱包含了

外光源在研究局部谱元的变化过程时比傅里叶变换谱仪有更多的优越性

孤立分子的转动及分子间相互作用引起的平这种复杂的吸收谱与孤立分子的吸收谱比,

最直观的现象是频率漂移.

.

对于这种复杂

二

、

远红外光谱处理的问题me

现象的解释是困难的

目前只限于对电介质弛

豫远红外光子的能量约为一百到几个相应于从室温到几度大的质量相联系1. .

、

自旋弛豫和荧光去极化等现象的物理图象.

V

,

的定性说明5.

K

的热能量

.

在这个谱

晶体的远红外响应

区内能够研究的跃迁形式必然与较弱的力或较因此、

晶体远红外吸收谱的处理包括经典方法和量子力学方法,.

,

远红外光谱适合于研.

如果把晶体看成大量谐振子的,

究某些弱的键合力弯曲和扭转等

集合基于波动性求解麦克斯韦方程可以得到复介电常数8

极性分子的纯转动

~

。‘

+

绍”

,

与实验结果比较是,,

极性分子的纯转动或振动转动引起的跃迁在远红外光谱中表现为尖锐的吸收峰的信息.

一

一致的

.

。但在推导色散公式 (。 )时为了吻合,

,

这些分子

实验结果必须引人一个称作阻尼系数的参量

峰的位置和强度包含了物质的组分和浓度方面水蒸气分子是典型的极性分子,,

经典方法并未赋予阻尼系数确切的物理意义,

.

,

以双原子晶体为例从量子力学的观点作周期,

结构是非对

称的转动跃迁很强吸收峰布满远

函数近似可以写出点阵原子的运动方程式:,

10

卷

9

期

_‘”

硬

里 a

,

,

了l、’

价一

砂表示与电场同位相的极化.

,

,

称介电常,.

户

”

J

\及/。

数的实部,

’一 sO3

2

碱

,

表示与电场位相差,.

/

2

艺 k, l P

a U了l、。u“

Z

a

(:

2 1\“口、友’

又 )O

u,

气 )二,

)5

).

的极化导致能量损耗称介电常数的虚部6

图

I是对 C a T. .压‘凡‘ 八 U比 且口 0‘,,.几」吮“ C“

测量的结果3

其中

。

。

友上式推出的久期方程式的图解如图

一

({、/\,

乙 O 00

代表第、个离子的位移坐标’一’

由一

C a T 10

获叼 味

-

-

所示

,

用12001000 800 6 00今0 0

声子 (晶体中能量量子化的弹性波 )的概念描

200

述色散关系包括光频支格吸收波矢为

。+

和声频支、

。一

晶

加 ! K】的光子量为方了

( K,

!K l一 2可劝能量为产生或消灭一个波矢为

。~方

q

、

能钾拨彩嗽

的声子根据准动量和能量守恒定律,

K~在远红外区域只有,

q

,

田 h。一滩

,

.

q

~

0

的光学声子是活性,.

的

.

这种模式正好代表两个原子,

,

和

m

:

以静一 5只筋丁飞扁斗0 0 3002 00

止质心为原点向相反方向的运动式的研究实验手段.

对于这种模

10 0

0

远红外光谱仪和喇曼谱仪是互补的

(

e

m

一,

)

( b)图6a (a )用远红外光谱仪测量的 C T i一 6 b和 ( )利用 K K关系计算的’

os

,

的反射率:

,’

.‘印

!

2

.

铁电体相变的研究1960

年

,

C o c h ra n,

和

A

n

de r so

n

独立地提,

出了铁电性理论中一/Z,a,

即在类似.

BaT i o

这类晶体,

铁电相变是与晶格的一种或几种横光学声在长波限TC

,

/

2

口

子模的不稳定性有关系的,

这些模,

的频率降低当温度趋近居里点的频率趋于零模.

时.

这些模把这种

,

图 5

双原子线链的色散关系中的一

即

。T

c ( o

T

z/一 Tc ) l

光频支 (。+ )和声频支 (。 )

依赖于温度的不稳定的横光学声子模定义为软软模有较大的振动强度.

,

对静态介电常数一S一 T

三.

、

应用举例

的贡献达 9 0务以上

根据

L

关系

,

鱼~1介电常数和光学常数的测 ts二

业 o寻 t,

’

通过远红外光谱仪测量样品的反射率 RR

,

式中区数

。。

表示在频率远低于,

。T

。

时得到的介电常,

一

立

二生上土上(,

也称为静态介电常数; 8,

其频率响应在红外。L

+

l )2+

左刀

2

表示高频介电常数频率响应在紫外区。T

利用

K

ra

m,

e rs

一

K

ro n

ig

关系计算出.

和左

,

,

代

从可见光到红外为恒定值;频率,

代表纵光学声子.

表折射率物理

互代表消光系数

由此推出‘~

代表横光学声子频率

在远红外区域

。。

为常数 o”c,,

,

。L

也不随温度变化当,,

。T

‘,

o

时

,

3超导体B

.

s。

说明出现软模时.

存在静态介电常数导出

S理论预言了电子的超导态和正常态之 C.

的发散现象田T

实验上是由测量到的勒/_,

间存在能隙界温度),

从超导的基态激发到正常态所要3.

而

。T

] 8与微观结构的关系为[1,

求的最小能量约为

双 T ( T为零磁场下的临。。.

田T

:

~

士毛“;\

一一斗,

了

于!/

2/ l、

十

一 2

ty

,,

恰好适宜用远红外激发.

图

8

是对

几种超导体测量的结果品的信号号4..

式中数;y

口,

,

代表重整化频率是与力常数有关的参代表阻尼..

,

p。

图中尸表示超导态样表示用磁场驱动到正常态时的信

.

以上的处理特别适用于位移是用远红外光谱在 s r T i.

型铁电体

图

7

0

3

晶

半导体中载流子的姻旋共振在半导体材料中,

体中观察到的软模

rT s I rT s I

O O

3

是近铁电体

,

加压为

通过载流子的迥旋共振.

力时才出现铁电相三个横光学模化.

.

3

有三个纵光学模和.

测量载流子的有效质量

载流子迥旋共振频率e

,

但只有一个横光学模随温度软,

i s

I T

O

、

是弱阻尼的软模效应最明显

叭,H代表磁场,

H

奋万.

,

2 1

00

几

rT s

I

。

一

二

3 00 K

m

*

是载流子的有效质量,,

由于载r.

85 K

流子的迥旋运动与晶格的作用了提高测量精度采用强磁场使,

在特征时间

内迥旋运动急剧衰减使共振线加宽而模糊为,

要求满足。

。方

T的条件>左,

,

功

日八曰曰

提高到远红外的范围同时,.

把试样降到液氦温度就保证了上述条件5等离子体诊断.

l任 巴

通0 6 2 .

U八

核聚变等离子体研究的进展使托克马克型

少一\心占 ‘ o:,

.

等离子体的等离子体密度e的等离子频率沸~ no Z

n

。

〕 1 0汽m

一3

,

相应

/

。:。。

提高到远红外

认

气1

.

区域,

.

通过远红外偏振束的法拉

第旋转角的测毋~2 63又.

100

八 (c

定可以确定等离子体密度:1 0一, 7” B I几2。,

m T io,

图7

r两种温度下 s

的电介质函数

式中梦代表法拉第旋转角代表等离子体程长斯特角的l s.

,

B

代表磁场强度9图,.

,

l

测量原理如图

布儒另一种

偏振片使一种偏振束透过

烈宙姗攀 (,

6 1加

光谋

d|公.

久.

5

10一 1 5

20

25一

301

35

钓

斗 5

50

波数 ( e m

)

魏渊器 1图

探侧器9

2

图

8

几种材料的超导能隙测最

远红外光谱用于等离子诊断

.卷 9期 l’

偏振束得到反射离垂直方向450,.

.

在未放样品前调节偏振堆,,

,

分析

,

用不同的方法把天文学的这一空隙填补.

使两个探测器上的信号相等

这时偏振堆约偏,

起来形成了远红外天文学

,

在放入样品后

两个探测器梦.. L . F r a . f t L L‘一 J几,n 9任‘ .

上的信号不等.

调节偏振堆使两个探测器上的,.. 1 J J 1

参! 1

考. .

文e.

献A饥. .

信号再次相等就可以测出法拉第旋转角6夭体物理的研究

,

E

Da

.

P a lika n

.

Js

O pt S og,

,

67.

(1 9 7 7 ) 8 5 7,

.

NL.

th,

G in.

b

u r

J

.

o p亡 S,

o e

A仍

,

6 7 (1 9 7 7e.

)

,

8 65,

8 67,

在电磁波谱中

远红外区域属于天文学研,

G

en z e

l

a n.

dx

Kper

.

Sakaien

J

.

opt

.

SoVo

A饥 13

.

,

67

究中开拓最晚的一个区域主要困难在于

:

(l );,. L r . . r‘ . lJ J月 . . nJ 1 l 1 n

(1 9 7 7 ) 8 7 1 M e th o d s o f Etro seoe a.

im,

t a l P h y sie s.

,

l

.

,

S pee

整个远红外区域布满大气中水蒸气的吸收线

Py

P

a r

t,

B

E d

by.

D.

u

e v dl

W.

illia n

is

,

( 2 )天体的远红外辐射是非常微弱的,、

.

但是,,

A只勺

d

。,】 i e.

i

D RB

W.

F

a r

r Pa r

e ss,

(1 9 7 6 )ta

ic

e

l

.

,

。 P h兮

R

ev

.

A

,

, 3 (1 9 7 1 )

由于在这部分辐射中包含了大量有用的信息人们曾经在高山顶或利用气球飞机等工具、

2 148.

L.

A gg.

w

a

le

e

t

a

l.

,

J

.

A p p l P h刀5.

.

,

4 5 (1 9 7 4 ),

,

3 9 72.

期望避开大气中水蒸气的影响获得天体的远红外信息.

C.

Jo hn

so n

t

a

l

,

A ppl Ph,.

5

.

L

e

才 t

18e

(1 9 7 1 )an

,

近年来随着火箭技术人造卫星及空,,

、

18 1

M

.

E

.

L in e sn s

a no

d

AF,

.

M

.

G la s slt r ie,

,

P r ina n

es iP l

d

间实验室的发展

特别是高分辨的傅里叶变换[9

A PP l i e a t io.

f

e r r o e e

e

s

d.

R

e a

l te d

谱仪的应用

,

已经利用气球携带或卫星携带的

傅里叶谱仪进行了行星谱和宇宙微波本底谱的

1

M a t e r ia ls o x f o r d C la r e n d o n (1 9 7 7 ) M P K im m it t F a r in fr a r e d T e e h n iq u e s o x fo r d. .,

一

,

,

C la r e n d o n

,

(1 9 7 1 )

.

13 3

.

光束的相千性和方向性詹达三(中国科学院物理研究所 )

例如截面直径为

Zm m

的激光光束

,

9多的辐

射能量几乎都集中在量级约为

10州m

d (毫弧 a r

度 )的发散锥内自从激光器问世以来人们普遍相信为了,,

.

大家知道,

,

这两种光源的一个最主要的区,.

产生象激光这样具有高度方向性的光束必须是空间完全相干的光源相比,.

,

光源

别是热光源几乎是空间不相干的而激光光源是空间高度相干的因此,,

众所周知

,

同普通的

从上面两种光源的.

激光的高度方向性是激光光源的三,.

辐射角分布的比较看出

光源的相干状态和光.

大特点之一对比来自普通光源和稳定激光器的辐射角分布辐射的角分布是极不相同的根据朗伯定律在通常的条件下热光源的辐射角,,

源的辐射强度角分布之间一定存在某种联系

这一点已被近几年的研究所证实能够产生方向性极好的光束,

虽然象激光光源这种空间完全相干的光源

分布为J( o)~ J( o)co s

但是近几年来的,.

o

,

(.

l)

研究表明产生象激光那样方向性极好的光束,

式中 8是辐射方向与辐射表面法线方向之间的夹角,

光源的空间完全相干不是必要条件从理论上证明,

J 1文献〔,

,

J( 0 )

是法线方向上的辐射强度,

由此可

某种类型的部分相千光源能够即

见热光源的辐射强度角分布是很宽的 (即方向

产生和高斯激光光束相同的远场强度分布好的方向性.

性不好 )

.

但对于激光光束来说辐射能量将集,

这种光源产生的光束与高斯激光光束具有同样由此可见,

中在围绕法线方向上一个很狭窄的立体角内物理

光束的方向性与光源

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j394.html