内容介绍
用户评论
全部咨询
内容简介
量子频标是当代最先进、最精密的时间、频率计量标准，它广泛应用于计量、导航、通信、大地测量等方面．本书主要叙述各种量子频标的物理原理．全书共分八章，其中第一、二章介绍各类频标共同的物理基础；第三章介绍与频标有关的波谱学及量子电子学基础；第四章介绍频率控制原理；第五章至第八章主要介绍各类频标的工作原理，影晌其性能的诸因素以及改进的措施．书末还附有附录和索引等．
本书可供从事量子频标研究和制造的科研和工程技术人员，以及大专院校有关专业的师生参考．
目录
- 导论
第一章 原子能级与光谱
§1.1 原子结构的基本知识
1.1.1 原子和它的结构
1.1.2 原子中核与电子的相互作用
§1.2 单电子原子的能级与光谱
1.2.1 氢原子的玻尔模型和主量子数n
1.2.2 角动量量子数和磁量子数
1.2.3 能级和谱线的精细结构
§1.3 碱金属原子的能级与量子数
1.3.1 原子的电子壳层结构
1.3.2 碱金属原子的量子数和能级
§1.4 多电子原子的能级和量子数
1.4.1 L-S耦合
1.4.2 j-j耦合
1.4.3 Jc-l耦合与拉卡（Racah）符号
1.4.4 多电子原子能级与光谱举例
§1.5 塞曼效应和斯塔克效应
1.5.1 原子的磁矩
1.5.2 塞曼效应
1.5.3 斯塔克效应
§1.6 原子能级的超精细结构
1.6.1 核自旋效应
1.6.2 核电四极矩效应
1.6.3 同位素效应
§1.7 超精细能级的塞曼效应
1.7.1 考虑核自旋时原子的总磁矩
1.7.2 超精细能级的塞曼效应
1.7.3 超精细结构塞曼跃迁谱线
参考文献
第二章 分子能级和光谱
§2.1 分子光谱的特点
2.1.1 分子结构与分类
2.1.2 分子内部三种运动状态
2.1.3 分子光谱的特点
§2.2 分子转动态与转动能级
2.2.1 双原子分子的转动量子数和转动能级
2.2.2 多原子分子的转动能级
§2.3 分子的振动能级与光谱
2.3.1 双原子分子振动能级与光谱
2.3.2 多原子分子的简正振动与振动能级
2.3.3 振动-转动系统
§2.4 分子的电子态与电子态跃迁
2.4.1 分子中电子状态的描述
2.4.2 分子的电子带光谱
§2.5 分子能级的斯塔克效应和塞曼效应
2.5.1 斯塔克效应
2.5.2 塞曼效应
§2.6 分子能级的超精细结构
2.6.1 分子能级的超精细结构
2.6.2 超精细结构的斯塔克效应和塞曼效应
参考文献
第三章 辐射场与粒子相互作用的基本知识
§3.1 电磁场与粒子相互作用的经典图象
3.1.1 自由辐射场的基本性质
3.1.2 辐射场的模与模密度
3.1.3 辐射场的产生
3.1.4 辐射阻尼和谱线的自然宽度
3.1.5 受激发射与吸收
3.1.6 电磁波在介质中的吸收和色散
§3.2 光子与量子跃迁
3.2.1 黑体辐射规律与光子
3.2.2 光子的基本性质
3.2.3 光子的状态和它的统计涨落
3.2.4 量子跃迁
3.2.5 辐射跃迁系数之间的爱因斯坦关系式
§3.3 波谱信号的观测
3.3.1 电磁波谱
3.3.2 观测量子跃迁的两种实验方法
3.3.3 波谱信号参量的描述
3.3.4 调制在观察波谱信号中的作用
§3.4 跃迁几率与信号强度
3.4.1 孤立原子二能级偶极跃迁几率
3.4.2 孤立二能级偶极跃迁几率的经典解释——磁共振
3.4.3 有限寿命下二能级的平均跃迁几率
3.4.4 弛豫和弛豫作用下的稳态跃迁速率
3.4.5 跃迁矩阵元及其与电磁场偏振的关系
3.4.6 跃迁几率的实际估算
3.4.7 信号强度
3.4.8 信号的饱和
3.4.9 等距多能级系统的跃迁几率（Majorana公式）
§3.5 谱线的频移与增宽
3.5.1 有限辐射寿命引起的线形与线宽
3.5.2 辐射频移与增宽
3.5.3 饱和增宽
3.5.4 碰撞增宽与频移
3.5.5 多普勒增宽和频移
3.5.6 若干克服多普勒增宽的方法
3.5.7 实验条件不善引起的谱线增宽与频移
3.5.8 均匀增宽与非均匀增宽、谱线的实际宽度
§3.6 受激发射放大与振荡
3.6.1 受激发射增益
3.6.2 谐振腔的特性
3.6.3 振荡条件
3.6.4 激射器的振荡频率
3.6.5 激射器的振荡频谱
参考文献
第四章 频率控制原理
§4.1 量子频标的指标及其表征
4.1.1 频率准确度
4.1.2 频率稳定度
4.1.3 频率复现性
§4.2 非自激型量子频标工作原理
4.2.1 非自激型量子频标的伺服环路
4.2.2 简化的伺服环路及其静态特性
4.2.3 闭环工作过程
4.2.4 伺服环路的动态特性曲线、捕捉带及同步带
§4.3 锁频环路的瞬变过程与截止频率
4.3.1 锁频环路的线性化
4.3.2 基本环路方程
4.3.3 环路的瞬变过程
4.3.4 环路截止频率
§4.4 噪声与干扰对输出频率的影响及环路的设计
4.4.1 环路各点噪声对输出频率的影响
4.4.2 非自激型量子频标伺服环路的设计
§4.5 自激型量子频标基本原理及其特性
参考文献
第五章 原子束频标
§5.1 铯束管的基本结构
§5.2 原子在不均匀磁场中的运动
5.2.1 铯原子的超精细结构
5.2.2 二极场中原子的运动轨迹及其探测条件
§5.3 束强及其分布
5.3.1 薄壁小孔的泻流
5.3.2 经长管道准直器的泻流
5.3.3 检测束强
5.3.4 无偏转束形
5.3.5 原子束的速率分布
5.3.6 有偏转场时的束形
§5.4 谱线的线形及线宽
5.4.1 单振荡场的跃迁几率
5.4.2 分离振荡场的跃迁几率
5.4.3 振荡场相移对跃迁谱线的影响
5.4.4 跃迁过程的经典描述
5.4.5 两种激励方法的比较
§5.5 束的检测与信噪比
5.5.1 表面电离法
5.5.2 静电计或电子倍增器输出端的信噪比
5.5.3 束管输出端的检测信噪比
§5.6 束管优值及铯束频标的短期频率稳定度
§5.7 铯束频标的准确度
5.7.1 由磁场引起的频移及其误差
5.7.2 多普勒效应引起的频移
5.7.3 与辐射场有关的频移
5.7.4 频率牵引效应
5.7.5 伺服电路不完善引起的频率误差
5.7.6 铯束频标准确度现状
§5.8 铯束频标进展及其它束型频标
5.8.1 铯束频标发展近况
5.8.2 其它原子及分子束频标
参考文献
第六章 非自激型光抽运气泡式原子频标
§6.1 非自激型光抽运气泡式原子频标的结构
§6.2 量子物理部分的基本原理
6.2.1 87Rb原子的能级
6.2.2 光抽运原理
6.2.3 光检测的基本原理
6.2.4 吸收泡中缓冲气体的作用
6.2.5 粒子数方程及简化的三能级模型
§6.3 产生频移的几种因素
6.3.1 缓冲气体引起的碰撞频移
6.3.2 抽运光引起的光频移
§6.4 量子物理部分的结构与调整
6.4.1 量子物理部分的结构
6.4.2 量子部分的调整
§6.5 关于影响87Rb原子频标性能的几个问题的讨论
6.5.1 准确度问题
6.5.2 光频移问题
6.5.3 微波功率频移问题
6.5.4 吸收泡内微弱的化学和物理作用引起的频移问题
参考文献
第七章 微波激射器频标
§7.1 氢激射器的工作原理和基本结构
7.1.1 氢原子基态超精细结构能级和跃迁
7.1.2 氢激射器的简单工作原理
7.1.3 氢激射器的典型结构
§7.2 氢原子的选态和聚焦
7.2.1 基态氢原子的有效磁矩
7.2.2 聚焦磁场
7.2.3 磁场中氢原子的运动轨迹
7.2.4 磁铁最大截获角δ0
7.2.5 原子聚焦条件
7.2.6 聚焦束强
§7.3 原子贮存和贮存泡中的弛豫过程
7.3.1 贮存泡的作用和激活原子的辐射寿命
7.3.2 贮存时间
7.3.3 泡壁碰撞
7.3.4 磁弛豫
7.3.5 自旋交换弛豫
§7.4 谐振腔及其有关问题
7.4.1 贮存泡的电磁场性能要求
7.4.2 谐振腔
7.4.3 谐振腔的温度补偿
7.4.4 C场线圈和磁屏蔽
§7.5 振荡条件和输出功率
7.5.1 受激发射功率
7.5.2 束流的振荡阈值
7.5.3 输出功率
7.5.4 弛豫对振荡条件和输出功率的影响
§7.6 氢激射器的振荡频率和频移的修正
7.6.1 泡壁频移
7.6.2 多普勒效应
7.6.3 腔牵引效应和谐振腔的自动调谐
7.6.4 自旋交换碰撞频移
7.6.5 塞曼频移
7.6.6 氢激射器的频率准确度
§7.7 氢原子钟的结构和性能
7.7.1 激射振荡的观察
7.7.2 氢原子钟的构成
7.7.3 氢原子钟的频率稳定度
7.7.4 氢原子钟的现状和应用
7.7.5 氢激射器频标的新发展
§7.8 氨分子激射振荡器
7.8.1 氨分子反演能级
7.8.2 氨分子振荡器的结构和振荡条件
7.8.3 氨激射器的性能
§7.9 光抽运铷激射器
7.9.1 基本结构
7.9.2 强光抽运与振荡条件
7.9.3 振荡特性
7.9.4 铷激射器的现状和应用
参考文献
第八章 光频标及一些新频标的设想
§8.1 光频标的一般问题
8.1.1 光频标的用途
8.1.2 实现光频标的基本要求
8.1.3 对参考谱线的要求
§8.2 激光器稳频原理
8.2.1 气体激光器的输出频率
8.2.2 影响激光频率稳定的因素
8.2.3 激光器稳频原理
8.2.4 激光稳频方法概述
§8.3 兰姆凹陷与饱和吸收原理
8.3.1 兰姆凹陷现象及其稳频
8.3.2 非均匀增宽线的饱和效应
8.3.3 饱和吸收现象及其探测
8.3.4 饱和吸收稳频
§8.4 饱和吸收稳频激光器
8.4.1 甲烷饱和吸收稳频的氦氖激光器
8.4.2 碘分子饱和吸收稳频的氦氖激光器
8.4.3 碘分子饱和吸收稳频的氩离子激光器
8.4.4 饱和吸收稳频的二氧化碳激光器
8.4.5 其它饱和吸收体系
§8.5 取得极窄稳定谱线的几种新方法
8.5.1 双光子吸收
8.5.2 光学Ramsey花样
8.5.3 离子贮存技术
8.5.4 激光减速和激光囚禁
§8.6 光频测量简述
8.6.1 光频测量和变频元件
8.6.2 光频频率综合链
8.6.3 几种典型的光频测量链
8.6.4 光频分子钟
参考文献
附录A 常用物理常数表
附录B 计量名词的词头
附录C 国际单位制与高斯单位制中主要电磁学公式对照和若干量的换算
附录D 几种典型商品频标的技术指标
索引
京公网安备 11010102004214号