拉曼 布里渊散射专题

目录

前言

第1章 非弹性光散射中的概念 1

§1.1 引言 1

§1.2 光散射 1

1.2.1 光散射的分类 1

1.2.2 非弹性光散射 2

1.2.3 拉曼散射和布里渊散射的五种说法 3

§1.3 选择定则 4

1.3.1 具体选择 5

1.3.2 配置说明 7

§1.4 虚能级 8

1.4.1 虚能级(能态)的概念 8

1.4.2 经典表述 8

1.4.3 拉曼线与虚态 9

1.4.4 为何仅在拉曼散射中有虚态 9

1.4.5 差异 10

§1.5 散射截面 10

1.5.1 物理意义 10

1.5.2 三种散射截面 11

1.5.3 电子散射截面 11

§1.6 相干 13

1.6.1 基本理论和概念 13

1.6.2 相干态 13

1.6.3 相干性的表征 14

1.6.4 拉曼散射 15

1.6.5 相干长度 15

1.6.6 无长程序体系 15

1.6.7 晶格体系 16

1.6.8 拉曼非相干与布里渊相干 17

1.6.9 布洛赫波频率 17

1.6.10 结论 18

§1.7 和频与差频 18

1.7.1 经典电磁理论结果 18

1.7.2 和频的频率 19

1.7.3 多声子拉曼散射 20

1.7.4 起源 20

1.7.5 和频、泛频及差频的物理实质 21

1.7.6 小结 22

§1.8 波的类型、波长、波数和波矢 22

1.8.1 三种波 22

1.8.2 廷德尔散射 23

1.8.3 波长与波数 23

1.8.4 波矢 24

1.8.5 三种配置波矢的计算 25

1.8.6 几种玻色子波矢范围 26

1.8.7 能隙、带隙和频隙及光谱中的三隙 26

§1.9 偏振 28

1.9.1 S偏振和P偏振 29

1.9.2 SS、SP、PS、PP偏振 29

1.9.3π、σ和α偏振 29

1.9.4 偏振的应用 29

§1.10 模式 30

1.10.1 拉曼激活的判断 30

1.10.2 模式的物理意义 32

1.10.3 早期模式的种类 33

1.10.4 波矢改变引发的模 35

1.10.5 过阻尼模与欠阻尼模 35

1.10.6 由物质内、外状态改变引发的模式 36

1.10.7 层状结构的表面模 36

1.10.8 其他模式 38

1.10.9 几种特别的模式 40

1.10.10 多声子模及高阶声子模 41

1.10.11 等离子模 43

1.10.12 TE模和TM模 44

参考文献 50

第2章 纳米结构和薄膜材料的拉曼 布里渊散射研究 52

§2.1 引言 52

§2.2 纳米结构和薄膜材料的特征 53

2.2.1 小——尺度小 53

2.2.2 大——体表面比大 57

2.2.3 多——界面多 58

2.2.4 断——波矢断裂 61

2.2.5 移——相位偏移 64

§2.3 纳米结构和薄膜材料光谱的能量分布 65

2.3.1 超低能区(≤1cm–1) 66

2.3.2 低能区(

2.3.3 中能区(200cm–1

2.3.4 高能区(>4000cm–1)67

§2.4 四个表征 67

2.4.1 拉曼谱峰半高宽特征 67

2.4.2 峰形与能级 71

2.4.3 纳米、薄膜结构的限制效应 72

2.4.4 布拉格散射与布里渊散射 79

§2.5 结论 80

参考文献 80

第3章 X射线拉曼散射(XRS) 83

§3.1 引言 83

§3.2 同步辐射光源 83

3.2.1 上海同步辐射光源 84

3.2.2 上海同步辐射装置功能 85

3.2.3 上海同步辐射光源的特点 85

3.2.4 自由电子激光器 86

§3.3 直线自由电子光源 86

3.3.1 自由电子激光结构 86

3.3.2 直线电子激光 87

§3.4 同步辐射光源特性 88

§3.5 X射线拉曼散射 89

3.5.1 简述 89

3.5.2 散射截面 89

3.5.3 X射线拉曼散射能量、动量的特征 91

3.5.4 X射线拉曼散射的配置 98

3.5.5 XRS的应用 100

§3.6 一种新型X射线源 104

3.6.1 实例 104

3.6.2 飞秒X射线等离子体发射源 104

§3.7 总结 106

参考文献 107

第4章 光散射增强新谈 109

§4.1 引言 109

§4.2 简况 110

4.2.1 拉曼散射光强的计算 110

4.2.2 光散射强度比 111

4.2.3 光强表达式 114

§4.3 增强机制 115

4.3.1 截面单分子增强 115

4.3.2 单分子增强谱实测装置 115

4.3.3 斯托克斯和反斯托克斯增强 117

4.3.4 斯托克斯和反斯托克斯的物理过程 119

§4.4 单分子SERS、纳米透镜和热点(位等) 120

4.4.1 纳米透镜 120

4.4.2 热位的物理意义 121

4.4.3 热位等的物理实质 123

4.4.4 热位的实验研究 124

§4.5 其他增强 125

4.5.1 分形增强(波罗德定律) 125

4.5.2 极性分子纳米结构的增强 126

4.5.3 相位增强 127

4.5.4 粗糙表面背散射增强 127

4.5.5 内外散射路径的相位增强 128

4.5.6 准相位匹配增强 129

§4.6 光散射增强谱理论 131

4.6.1 局域场谱的表示 131

4.6.2 格林函数 132

4.6.3 狄利克雷-诺伊曼边界条件 132

4.6.4 谱的极及其物理意义 133

4.6.5 格林函数理论中的增强因子 136

§4.7 讨论与结论 137

4.7.1 困惑 138

4.7.2 结论 138

4.7.3 感悟 139

参考文献 140

第5章 L.布里渊与布里渊散射 142

§5.1 引言 142

§5.2 L.布里渊生平及对科学的贡献 143

5.2.1 早期工作 143

5.2.2 国际性科研 143

5.2.3 小结 146

§5.3 布里渊散射 147

5.3.1 涉及声学声子 147

5.3.2 涉及磁振子 149

5.3.3 两种元激发的比较 151

§5.4 布里渊散射谱仪 152

§5.5 布里渊散射中的物理问题 153

5.5.1 布里渊方程与半波长光栅 153

5.5.2 布里渊散射与布拉格散射物理联系 154

5.5.3 气体、液体的布里渊散射 154

§5.6 布里渊散射谱 154

5.6.1 海水 154

5.6.2 固态氢 155

5.6.3 有机玻璃加压、卸压 155

5.6.4 非晶硅准周期超晶格 156

5.6.5 块状铁磁振子 157

5.6.6 铁、镍多层结构 157

5.6.7 铁、蓝宝石超晶格 158

5.6.8 非互易性的说明 159

§5.7 超高分辨布里渊谱仪 159

5.7.1 超高分辨布里渊谱仪的原理构造 159

5.7.2 外采集光路配置 160

5.7.3 阶梯光栅 160

5.7.4 阶梯光栅与刻痕光栅的异同 161

5.7.5 输出狭缝S4光强分布 162

5.7.6 谱峰半高宽随狭缝宽度的变化 162

5.7.7 对比度随频移Δv的变化 163

§5.8 布里渊散射与拉曼散射的比较 164

参考文献 164

第6章 拉曼激光、光的自旋霍尔效应 166

§6.1 引言 166

§6.2 拉曼激光[23-27] 166

6.2.1 物理意义 166

6.2.2 拉曼放大 167

6.2.3 拉曼激光产生 167

6.2.4 拉曼激光的抽取 168

6.2.5 拉曼激光泵浦脉冲与连续波的相互作用 172

6.2.6 实验结果及其分析 174

6.2.7 拉曼激光的激发材料 178

6.2.8 拉曼激光的应用 179

6.2.9 结论 179

§6.3 光的自旋霍尔效应 180

6.3.1 产生光自旋霍尔效应的条件 180

6.3.2 英伯特-费德诺夫位移和弱测量 181

6.3.3 观察自旋霍尔效应的四端结构 183

6.3.4 量子自旋霍尔效应 184

§6.4 整形过的光波能穿越不透明材料 189

6.4.1 聚焦后的光 190

6.4.2 聚焦后透射光强度分布 190

6.4.3 散发更多的光 191

参考文献 192

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