激光与物质的相互作用
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激光与物质的相互作用主要有以下几种形式:
线性相互作用:当激光强度较低时,会发生线性相互作用。物质中的原子、分子等粒子会吸收激光的能量,从低能级跃迁到高能级,产生吸收光谱。比如,在光谱分析中,利用物质对特定波长激光的吸收来确定物质的成分和结构。处于高能级的粒子也会通过自发辐射或受激辐射的方式回到低能级,发出荧光或磷光等,可用于荧光成像等领域。
非线性相互作用:在高强度激光下,非线性效应显著。多光子吸收是指粒子同时吸收多个光子跃迁到更高能级,这在强激光场中很常见。例如,双光子吸收显微镜就是利用这种效应实现了对生物组织的高分辨率成像。另外,还会产生谐波产生现象,如二次谐波、三次谐波等,能将激光的频率转换为原来的整数倍,拓展了激光的波长范围,在光通信等领域有重要应用。
强场相互作用:超强超短激光脉冲与物质作用时,会产生强场电离等现象,原子中的电子会被强激光场直接电离出来。这种相互作用可用于产生高次谐波、阿秒脉冲等,为研究原子分子内部的超快动力学过程提供了有力手段,在超快科学等前沿领域发挥着关键作用。