锑中的相干声子：一个本科物理化学固态超快激光光谱实验
物理教育
2023-07-25 v2 其他凝聚态物理
摘要
超快激光泵浦-探测光谱是物理化学中一个重要且不断发展的领域，可在自然时间尺度上测量化学动力学，但本科实验课程缺乏此类光谱及其中所发生的动力学解释实例。本文在加州大学伯克利分校的本科物理化学实验课程中开发并实施了超快泵浦-探测光谱实验。该实验旨在通过研究人员数十年来发展的经典相干声子动力学原理，使学生对固态化学与超快光谱的概念有所接触。实验采用现代高重频 800 nm 飞秒 Ti:Sapphire 激光，利用可变时间延迟分束，并借助锁相技术对瞬态反射率信号进行灵敏探测。实验所需学生操作极少，因而易于在实验室中安全实施。学生首先对飞秒激光脉冲进行强度自相关测量以获得其时间宽度。随后，学生测量单晶锑样品的泵浦-探测反射率，以确定由超快脉冲激发引发的相干声子振荡周期，并通过正弦拟合进行分析。现场完成实验的学生获得了良好的实验结果，而因 COVID-19 疫情远程上课的学生则获提供了本应在实验中测得的数据以供分析。对学生书面与口头报告的评估显示学习目标得以达成，且学生对超快激光诱导化学领域有了认识。
引用
@article{arxiv.2110.11423,
title = {Coherent Phonons in Antimony: an Undergraduate Physical Chemistry Solid-State Ultrafast Laser Spectroscopy Experiment},
author = {Ilana J Porter and Michael W. Zuerch and Anne M. Baranger and Stephen R. Leone},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.11423},
year = {2023}
}