光腔衰荡光谱和干涉 (物理学)

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光腔衰荡光谱和干涉 (物理学)之间的区别

光腔衰荡光谱 vs. 干涉 (物理学)

光腔衰荡光谱（Cavity ring-down spectroscopy，CRDS）（也称腔振铃吸收光谱，共振腔环路衰减光谱）是一种非常灵敏的光谱学方法。它可用来探测样品的绝对的光学消光，包括光的散射和吸收。它已经被广泛地应用于探测气态样品在特定波长的吸收，并可以在万亿分率的水平上确定样品的摩尔分数。这种方法也被称作激光光腔衰荡吸收光谱（Cavity ring-down laser absorption spectroscopy, CRLAS）。 一台典型的光腔衰荡光谱装置包含了一个用于照亮高精细度光学谐振腔的激光光源，和构成谐振腔的两面高反射率反射镜。当激光和谐振腔的模式共振时，腔内光强会因相长干涉迅速增强。之后激光被迅速切断，以探测从腔中逸出光强的指数衰减。在衰减中，光在反射镜间被来回反射了成千上万次，由此带来了几到几十公里的有效吸收光程。 如果吸光物质被放置在谐振腔内，则腔内光子的平均寿命会因被吸收而减少。一套光强衰荡光谱装置测量的是，光强衰减为之前强度的 1/e 所需要的时间，这个时间被称为“衰荡时间”可以被用来计算腔内吸光物质的浓度。. 干涉（interference）在物理学中，指的是兩列或两列以上的波在空间中重疊時发生叠加，从而形成新波形的現象。 例如采用分束器将一束单色光束分成两束后，再让它们在空间中的某个区域内重叠，将会发现在重叠区域内的光强并不是均匀分布的：其明暗程度随其在空间中位置的不同而变化，最亮的地方超过了原先两束光的光强之和，而最暗的地方光强有可能为零，这种光强的重新分布被称作“干涉条纹”。在历史上，干涉现象及其相关实验是证明光的波动性的重要依据 ，但光的这种干涉性质直到十九世纪初才逐渐被人们发现，主要原因是相干光源的不易获得。 为了获得可以观测到可见光干涉的相干光源，人们发明制造了各种产生相干光的光学器件以及干涉仪，这些干涉仪在当时都具有非常高的测量精度：阿尔伯特·迈克耳孙就借助迈克耳孙干涉仪完成了著名的迈克耳孙－莫雷实验，得到了以太风观测的零结果。迈克耳孙也利用此干涉仪測得的精確長度，並因此獲得了1907年的諾貝爾物理學獎。而在二十世纪六十年代之后，激光这一高强度相干光源的发明使光学干涉测量技术得到了前所未有的广泛应用，在各种精密测量中都能见到激光干涉仪的身影。现在人们知道，两束电磁波的干涉是彼此振动的电场强度矢量叠加的结果，而由于光的波粒二象性，光的干涉也是光子自身的几率幅叠加的结果。.

吸收 (光学)

吸收，在物理學上是光子的能量由另一個物體，通常是原子的電子，擁有的過程，因此電磁能會轉換成為其它的形式，例如熱能。波傳導的過程中，光線的吸收通常稱為衰減。例如，一個原子的價電子在兩個不同能階之間轉換，在這個過程中光子將被摧毀，被吸收的能量會以輻射能或熱能的形式再釋放出來。雖然在某些情況下 (通常是光學中)，介質會因為穿過的波強度和飽和吸收 (或非線性吸收)發生時會改變它透明度，但通常情況下，波的吸收與強度無關 (線性吸收)。.

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光谱学

光谱学（Spectroscopy）是研究物质发射、吸收或散射的光、声或粒子来研究物质的方法。 光谱学也可以被定义为研究光和物质之间相互作用的学科。历史上，光谱学指用可见光来对物质结构的理论研究和定量和定性的分析的科学分支。但是，近来，光谱学的定义已经被扩展为一种不只用可见光，也用许多其他电磁或非电磁辐射（如微波，无线电波，X射线，电子，声子（声波）等）的新技术。阻抗光谱学则研究交流电的频率响应。 光谱学被频繁的用在物理和分析化学中，通过发射或吸收光谱来鉴定物质。一种记录光谱的仪器叫分光计。光谱学可以通过其测量或计算的物理属性或测量过程来分类。 光谱学也同样大量运用在天文学和遥感。大多数大型天文望远镜配有光谱摄制仪，用来测量天体的化学组成和物理属性，或通过测量光谱线的多普勒偏移来测量天体的速度。.

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散射

傳播中的輻射，像光波、音波、電磁波、或粒子，在通過局部性的位勢時，由於受到位勢的作用，必須改變其直線軌跡，這物理過程，稱為散射。這局部性位勢稱為散射體，或散射中心。局部性位勢各式各樣的種類，無法盡列；例如，粒子、氣泡、液珠、液體密度漲落、晶體缺陷、粗糙表面等等。在傳播的波動或移動的粒子的路徑中，這些特別的局部性位勢所造成的效應，都可以放在散射理論（scattering theory）的框架裏來描述。.

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