[拼音]：duoguangzi guangpuxue

[外文]：multiphoton spectroscopy

在大功率激光器发展中产生出来的光谱学新分支，它研究原子与分子从激光光束中吸收两个以上光子的过程。这种研究为物质同激光之间的相互作用提供了许多新知识，并在化学、物理学、生物学、材料科学中的应用很广。

虽然原子光谱学已有很长的发展历史并对原子结构的理解作出了重大贡献，但是，它对多电子原子结构中的许多问题未能给出满意的回答。在多电子原子中，电子之间的库仑斥力、自旋－轨道耦合（见LS 耦合）等对电子态性质的影响是很大的。这些情况使得寻常原子光谱学对电子态的证认与分类变得无能为力了。原子多光子光谱学技术则为解决这些问题提供了新方法。其中研究得较深入的原子为碱土金属原子。这类原子可以看成是两电子原子，是最简单的多电子原子。

在原子的多光子光谱学技术中，一般是利用两个或多个光子把原子从基态共振地激发到高受激态上，然后以适当的技术来电离受激原子，并测量出电离信号。电离信号随激发光波长的变化便形成了电离谱。这种光谱学技术的特点是具有很高的灵敏度。

通过分析所得出的电离谱，一般来说，可以得到用寻常原子光谱学方法无法得到的有关原子能级结构及其性质的知识。例如，在碱土金属原子中，1So系的组成，自电离能级的特性，组态之间的相互作用，高里德伯态的斯塔克位移等都在不同程度上取得成果。所以这些都大大扩展了寻常原子光谱学的研究范围。原子的多光子光谱学的研究将有助于揭露多电子原子电子态性质的奥秘。

分子多光子光谱学开始于1975年，此后的发展很快。在分子多光子光谱学中，目前研究的主题是共振增强的分子的多光子电离。在这种研究中，是借助于相干的多光子的激发，把分子激发到某种居间的振动受激态上，这种居间态往往是容易电离的分子的里德伯态。由于激光光谱学技术的分辨率很高，分子的多光子激发便能够给出有关受激态（居间态）的振动－转动能级的精细结构，从而导出产生这些结构的物理原因。如果在实验中使用有效的调频激光器，则可以得到有关分了的一系列的这种受激态的知识，而这是寻常光谱学完全做不到的。

如果被激发到居间态的分子再吸收一个或几个光子，就会被激发到能级的连续区，从而形成一个分子离子与一个电子，这就为研究分子离子的物理与化学性质提供了新方法。这种共振增强的多光子电离光谱学的探测灵敏度远远超过激光感生荧光的探测灵敏度，因为收集荧光的效率常常等于或者小于10％，而在多光子电离光谱学技术中，收集离子（或电子）的效率则接近于 100％。此外，把分子从居间态激发到连续区的效率也是很高的。

分子的多光子电离可以不经过共振居间态而直接电离分子。这就需要分子吸收数目更多的光子了，因而要求激光器的输出功率更大些。虽然这样的实验对于分子的电离过程能够得出某种新的见解，但却得不到有关分子居间态的光谱知识。

如果分子离子再吸收若干个光子，则离子会发生离解，也就是说，分子离子裂解成若干碎块，在这种情况下，所需的光子数目大于形成分子离子所需的光子数目。例如苯分子在 6ns的激光脉冲期间内，吸收九个波长为391nm的光子，从而形成包括碳离子在内的分子碎块。这个光子数目高于形成分子离子所需的很高的光子数目，在分子离子裂解的过程中，仍然保持着波长的选择性，每一裂解离子的波长谱乃是苯分子的居间态的“指纹”。其他分子的研究结果也证明了这一点，这意味着利用分子的多光子电离技术来分析与证认分子的高受激态以及研究分子离子的裂解过程是有效的。

多光子光谱学对于原子和分子的高受激态物理学的研究是富有成果的，而且在研究化学反应动力学与发展特高灵敏度的原子及分子探测技术方面也具有很大潜力。

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