Behörighetskrav

120 hp och genomgångna kurser i Fysikalisk kemi MN1, 10 p/15 hp eller Atom- och molekylfysik MN1, 5 p/7,5 hp samt Matematik och statistik NV1, 10 p/15 hp eller Matematik 10 p/15 hp.

Mål

Kursen skall förbereda för arbete med lasrar i allmänhet och särskilt inom spektroskopi. Efter fullgjord kurs skall studenten kunna.

- definiera och redogöra för innebörden av grundläggande fysikaliska begrepp som används för att beskriva funktionen hos en laser.

- använda samband mellan dessa begrepp för att för att beräkna storheter av betydelse för funktionen hos en laser.

- beskriva funktion och egenskaper hos vanligt förekommande lasersystem.

- beskriva laserspektroskopiska metoder samt deras för- och nackdelar.

- praktiskt använda viss laserspektroskopisk instrumentering.

Innehåll

Klassisk teori för växelverkan mellan ljus och dielektrika. Kvantteori för energi och rörelsemängdsmoment hos atomer. Molekylära energinivåer och spektra. Energinivåer i vätskor och fasta ämnen. Färgämnen, dielektrika och halvledare som lasermedier. Depopulation av exciterade tillstånd genom ljusemission och kollisioner. Radiativ-, kollisions- och Dopplerbreddning. Homogen och inhomogen breddning. Termisk jämvikt och svartkroppsstrålning. Absorption och stimulerad emission. Einsteinkoefficienter. Populationsinversion och ljusförstärkning. Exponentiell förstärkning och mättnad. Tröskelkrav för laserverkan. Två-, tre- och fyrnivåsystem. Pumpning och tröskelkrav på pumpning. Laserkaviteter. Longitudinella och transversella moder. Gaussiska strålar. Modkonkurrens. Spektrala och spatiala "hål" i lasermedier. Alstring av korta pulser: Q-switchning och modlåsning. Lasersystem med förstärkningsmedia med låg- och hög densitet. Icke-linjära effekter: Frekvensdubbling, alstring av summa- och skillnadsfrekvens. Optisk parametrisk oscillation. Självfokusering. Icke-linjära optiska material. Fasmatchning.

Spktroskopic instumentering, detecktorer filtrar, monokromatorer,signal averging (locking amplifires, boxcar), streak kamera.

Fotofyiska och fotokemiska processor elektron överförning,energi överförning florescence anisotrpi,

Laser absorption spektroskopi, florescence spektroskopi, Raman spektroskopi, ultrasnablaser spsektroskopi.multifoton spektroskopi icke-linear spektroskopi.

Time-of-flight-breddning och mättnadsbreddning. Dopplerfri spektroskopi: Supersoniska, kollimerade och snabba strålar. Laserkylning. Mättnadsspektroskopi. Tvåfotonspektroskopi.

Undervisning

Föreläsningar, lektionsövningar, laborationer och seminariepresentationer. Möjlighet till projektarbete finns.

Examination

Skriftliga prov anordnas vid slutet av kursen och/eller under kursens gång och motsvarar 9 hp. Laborationerna motsvarar 6 hp. För godkänt slutbetyg krävs att alla delmoment bedömts godkända. Slutbetyget motsvarar en sammanvägning av resultatet av det skriftliga provet och laborationerna.