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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊士模
論文名稱:鉈原子在6P1/2到7S1/2的光譜量測
論文名稱(外文):Laser spectroscopy of 6P1/2-7S1/2 transitions of atomic thallium
指導教授:劉怡維劉怡維引用關係
指導教授(外文):Liu,Yi- Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:40
中文關鍵詞:
外文關鍵詞:thallium
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鉈原子在基本的原子物理裡面扮演很重要的角色,例如在宇稱不守恆的理論或是電子的電偶極理論都有運用到鉈原子的研究。對於鉈原子結構的詳細了解可以增進我們對於理論和實驗結果的相互比較,因此,對於鉈原子的超精細能階結構和同位素分裂的研究,將能給許多的理論提供重要的依據。

我們將Ti:sapphire雷射所輸出的755 nm雷射光經過倍頻共振腔,產生波長為377 nm的雷射光,並用此來激發鉈原子在6P1/2到7S1/2能階躍遷光譜。為減少都卜勒效應,將鉈原子加熱後產生的原子束和激發雷射垂直重疊,在400oC時可測量到譜線寬度為32MHz,和理論計算相當接近,並且分析各個躍遷光譜可得到Isotope-shift為1659.3MHz。

未來的工作除了再使用第二個相同的倍頻雷射光來激發鉈原子從6P3/2到6D5/2,在量測光譜的改進上,也將使用飛秒光頻梳系統來測量光譜的絕對頻率,可以對於各個躍遷能階做更準確的量測。
Atomic thallium plays an important part in the test of fundamental atomic physics, such as parity nonconservation (PNC) and electron's electrical dipole moment (EDM). The detail understandings of the atomic structure of thallium can further improve the comparison between the experimental and theoretical results. Therefore, the measurement of the hyperfine splitting and isotope shift offer several important informations in such understandings.

The 755-nm Ti:sapphire laser is frequency-doubled in LBO crystal with a enhance ring cavity. And we use the second harmonic signal at 377 nm to pump the thallium energy level from 6P1/2 to 7S1/2. In order to reduce the Doppler effect, the laser light must overlaps perpendicularly the thallium atomic beam. The linewidth of Tl 6P1/2 →7S1/2 transition is measured as 32 MHz. It matches the theoretical prediction. The isotope-shift of Tl 6P1/2 →7S1/2 transition is 1659.3 MHz

In the future, we will use the second laser source with the same setup to pump the thallium transition from 6P3/2 to 6D5/2 and use the femtosecond comb system to measure the absolute frequency of the thallium transitions.
目錄
圖目錄
第1章 前言………………………………………………………………… 1
第2章 基本原理…………………………………………………………… 4
2.1 鉈原子能階………………………………………………………… 4
2.2 理論計算譜線數值………………………………………………… 5
2.2.1 譜線自然頻寬…………………………………………………… 5
2.2.2 都卜勒增寬效應………………………………………………… 6
2.2.3 減少都卜勒增寬效應的方法…………………………………… 9
2.3 不同能階之間的躍遷強度………………………………………… 12
2.4 各能階原子數分佈比例計算……………………………………… 13
2.5 光學幫浦…………………………………………………………… 14
第三章 實驗裝置…………………………………………………………… 17
3.1 實驗裝置…………………………………………………………… 17
3.2 雷射倍頻共振腔…………………………………………………… 18
3.3 真空加熱腔………………………………………………………… 22
第四章 實驗結果…………………………………………………………… 25
4.1 鉈原子 205Tl 在6P1/2(F=1)到7S1/2(F=0)的光譜圖……………… 25
4.2 205Tl 6P1/2(F=1)到7S1/2(F=1)的線寬……………………………… 27
4.3 同位素分裂………………………………………………………… 28
4.4 線寬和溫度的關係………………………………………………… 29
4.5 精確決定譜線中心位置…………………………………………… 31
第五章 結論與展望………………………………………………………… 34
附錄…………………………………………………………………………… 35
參考文獻……………………………………………………………………… 40
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