Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.
Den Store Danske bliver fra efteråret 2020 opdateret af Foreningen lex.dk.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

laserspektroskopi

Oprindelig forfatter OPou Seneste forfatter Redaktionen

laserspektroskopi, eksperimentel metode til undersøgelse af strukturer af atomer, molekyler og faste stoffer. Det grundlæggende kendskab til atomers og molekylers struktur og faste stoffers optiske egenskaber er opnået gennem optisk spektroskopi, hvor de af J.J. Balmer og J. Rydberg observerede diskrete spektre dannede udgangspunkt for Niels Bohrs atommodel og den senere mere fuldstændige kvantemekaniske beskrivelse af atomare systemer.

Sammenlignet med traditionelle lyskilder som glødepærer og udladningsrør ligger laserens styrke i, at den selektivt kan "pumpe" energi ind i de enkelte energiniveauer i kvantiserede systemer. Der kan derved anslås stationære tilstande med så høj præcision, at det i laserspektroskopi er muligt at foretage undersøgelser, som ikke kan foretages med traditionelle lyskilder. De afgørende egenskaber ved laseren er laserstrålens retningsbestemthed og laserlysets frekvensskarphed og høje intensitet, som har gjort det muligt at udvikle nye metoder som mættet spektroskopi, multifotonspektroskopi og laserkøling, alle metoder, som har betydning langt ud over laserspektroskopien.

Den eksperimentelle opstilling ved laserspektroskopi består af en laser, en prøve, der bestråles med laserlyset, samt en detektor (optisk, akustisk eller bolometrisk), hvor de resulterende laserinducerede processer måles. Den simpleste variant af laserspektroskopi består af en atomstråle, der vinkelret krydses af en laserstråle. I denne geometri absorberer alle atomer laserlyset uafhængigt af deres hastighed. Frekvensfordelingen af den laserinducerede fluorescens bestemmes derfor ikke af atomernes hastighedsfordeling, men af laserens frekvensopløsning, der er ca. 1000 gange bedre. I stedet for en atomstråle, hvor atomerne alle bevæger sig i samme retning, kan laserspektroskopi udføres på enkelte atomer eller molekyler, der er fanget i en fælde, eller på molekyler, der er isoleret i en matrix i et fast stof. Laserlysets høje intensitet og skarpe frekvensdefinition muliggør en så høj følsomhed, at responset fra enkelte atomer og molekyler kan studeres.

Annonce

Laserlys kan pulseres med resulterende pulslængder så korte som nogle få femtosekunder, svarende til svingningstiden for lyset. Det er hurtigere end de fleste naturlige (herunder biologiske) processer, hvorfor laserspektroskopi også er et ideelt redskab til studiet af hurtige processer i naturen, bl.a. synsprocessen.

Laserlysets høje intensitet muliggør nye fænomener, idet de laserinducerede processer skifter karakter, såfremt feltstyrken af laserlyset svarer til de felter, der binder atomer, molekyler og faste stoffer sammen; fra at være lineær bliver vekselvirkningen ulineær. De ulineære processer, herunder multifotonovergange og firebølgeblanding, er alle vigtige redskaber i laserspektroskopien. De finder anvendelse i en lang række teknologier som atomure, atominterferometri, isotopseparation, plasmadiagnostik, sporelementanalyse, undersøgelse af sporgasser i atmosfæren og i avancerede kommunikationssystemer (solitoner). Den seneste udvikling af laserspektroskopien er laserkøling, hvor der kan opnås så lave temperaturer som 10-10 K.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ove Poulsen: laserspektroskopi i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 27. februar 2020 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=114872