【摘要】：激光光譜是研究原子分子結(jié)構(gòu)和動力學(xué)最為重要的方法之一。高精度的分子光譜數(shù)據(jù)不僅可以在廣泛的波段提供頻率參考,還能用于精密測定物理常數(shù)和檢驗(yàn)物理定律,甚至為發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文的主要工作是搭建激光-光腔-光頻梳鎖定的光腔衰蕩光譜裝置,測量分子泛頻振轉(zhuǎn)躍遷的飽和吸收光譜,實(shí)現(xiàn)高精密的分子紅外躍遷頻率測定。本論文的主要內(nèi)容如下:第一章簡要介紹了分子躍遷頻率高精度測量的重要意義,以及常用的飽和吸收光譜方法。最后介紹了光腔衰蕩光譜的基本原理以及該技術(shù)在飽和吸收光譜測量中的應(yīng)用。第二章詳細(xì)介紹了腔長調(diào)制的光腔衰蕩光譜實(shí)驗(yàn)裝置,包括腔體設(shè)計(jì)、光路搭建和頻率校準(zhǔn)。在腔長調(diào)制條件下,光腔內(nèi)會發(fā)生多普勒頻移。為了研究這一效應(yīng),我們測量了乙炔分子的飽和吸收光譜,從線型、線寬和光譜中心的角度研究了多普勒頻移效應(yīng)對光譜測量的影響,并通過外推的方法得到躍遷頻率。第三章介紹激光-光腔-光頻梳鎖定的光腔衰蕩光譜技術(shù),并通過該裝置測量乙炔分子v1+3v3振動帶45條振轉(zhuǎn)譜線的飽和吸收光譜,研究影響躍遷頻率的因素,最終得到的躍遷頻率精度為8×10-12,并與已有結(jié)果作比較。第四章首先回顧了氫分子基態(tài)光譜的研究歷史,并指出了氫分子振轉(zhuǎn)光譜對于質(zhì)子/電子質(zhì)量比測量的重要意義。本實(shí)驗(yàn)測量的是HD分子v2振動帶位于1.4 μm的R(1)躍遷。我們分別測量了該躍遷的多普勒展寬光譜和飽和吸收光譜,并由此得到精度為4 × 10-10的躍遷頻率。我們還將得到的頻率與理論計(jì)算和其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,并進(jìn)行了討論。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.3
【圖文】：

率可以為其他研究提供頻率參考。其中應(yīng)用最廣泛也最重要的分子便是１２分子，逡逑由于１２分子存在超精細(xì)結(jié)構(gòu)，振轉(zhuǎn)能級分裂成更多的子能級，其躍遷譜線更為逡逑豐富，如圖１．１。此外，由于實(shí)驗(yàn)上能比較容易地測量到１２分子的飽和吸收光譜，逡逑３０－１邐，邐ｘ逡逑＼邋邐逡逑＼邋  逡逑＼邐ＶＷ逡逑－＼邋—逡逑＊Ｅ邐＼邐／邋畫逡逑５邐ＶＴ逡逑Ｂ：0ｒ，＜３ｎｗ）逡逑＼邐／邐／＊邋—邋＿ｉ逡逑Ｖ—邋邐ｙｒ邋（邐）邐Ｅｎｅｒｇｙ邋ｓｃａＪｏ邋ｅｘｐａｎｄｅｄ邋－？邋／邋ＳＳＳ５邋ｉｅｖｅｉＳ邋ｊｎ逡逑0．邐＇邐．．．．．．．．邐邐邋＼．邋Ｉ＇ｗ逡逑Ｈ邐ｉ邐ｉ逡逑３邐４邐５逡逑Ｉｎｔｅｒｎｕｃｌｅａｒ邋ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ邋（Ａ）逡逑圖１．１：邋１２分子能級結(jié)構(gòu)，引自文獻(xiàn)［ｌ］逡逑１逡逑

作為整體進(jìn)行測量，而這主要是通過光譜方法實(shí)現(xiàn)。由于原子分子的能級結(jié)構(gòu)與逡逑質(zhì)子／電子質(zhì)量比有關(guān)，如果能通過光譜測量得到原子分子的能級數(shù)據(jù)，也能間逡逑接得到質(zhì)子／電子質(zhì)量比。圖１．２總結(jié)了測量質(zhì)子／電子質(zhì)量比的部分代表性工作，逡逑其中紫色空心圓點(diǎn)為通過光譜方法得到的質(zhì)子／電子質(zhì)量比，綠色實(shí)心圓點(diǎn)為通逡逑過潘寧阱得到的質(zhì)子／電子質(zhì)量比，橫軸和縱軸分別質(zhì)子／電子質(zhì)量比值及其相對逡逑２逡逑

就可以知道億萬年來質(zhì)子／電子質(zhì)量比是否發(fā)生了變化。其中ｚａｂｓ為紅移系數(shù)，逡逑＜和Ａｆ分別為光被吸收時的波長和通過天文望遠(yuǎn)鏡得到光譜對應(yīng)的吸收波長。逡逑圖１．４總結(jié)了通過天文氫光譜得到的質(zhì)子／電子質(zhì)量比隨時間變化的結(jié)果，圖逡逑中圓形數(shù)據(jù)點(diǎn)為分析得到的質(zhì)子／電子質(zhì)量比的穩(wěn)定性，陰影部分為統(tǒng)計(jì)后得到逡逑的質(zhì)子／電子質(zhì)量比的穩(wěn)定性及其置信區(qū)間，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，質(zhì)子／電逡逑子質(zhì)量比的相對變化｜Ａ（ＶＶＩ邋＝邋（５．１邋士４．５）邋ｘ邋１０＿６，最終文章給出結(jié)論，質(zhì)子／電逡逑４逡逑

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