Orientador: Daniel Pereira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho realizamos experimentos de espectroscopia não-linear de alta resolução em I2, Ti e Ar+. O iodo foi utilizado como uma referência de comprimento de onda no visível. Espectros desta molécula limitados pela largura Doppler foram obtidos fazendo uso de detecção fotoacústica e com...

Resumo: Neste trabalho realizamos experimentos de espectroscopia não-linear de alta resolução em I2, Ti e Ar+. O iodo foi utilizado como uma referência de comprimento de onda no visível. Espectros desta molécula limitados pela largura Doppler foram obtidos fazendo uso de detecção fotoacústica e com fotodetetores. A detecção fotoacústica mostrou-se completamente comparável à detecção com fotodiodos, em termos de sensibilidade e razão sinal-ruído. Espectroscopia de saturação foi empregada para resolver a estrutura hiperfina de várias transições rotovibracionais do iodo. Em particular estudamos a estrutura hiperfina da linha R(115) 20-1, em 570 nm, que pode ser uma interessante referência de comprimento de onda para a transição ressonante do magnésio, em 285 nm, quando um laser duplicado em freqüência é utilizado para investigar esta última. A estrutura hiperfina da linha R(115) 20-1 foi reproduzida teoricamente considerando termos de quadrupolo elétrico e dipolo magnético. Através de um ajuste de mínimos quadrados do espectro teórico ao experimental determinamos as constantes de acoplamento hiperfino D eQq e D C, por um cálculo em primeira ordem. A transição ressonante do magnésio é usada para o resfriamento a laser deste elemento que é de interesse para aplicações em novos padrões de tempo e freqüência. O titânio foi estudado em lâmpadas de cátodo ôco por espectroscopia optogalvânica de intermodulação (IMOGS) e efeito Hanle não-linear (NLHE). Para a transição 3P0®3D10 deste elemento, em 592 nm, determinamos por IMOGS: seu número de onda, em relação ao espectro Doppler do iodo, com uma precisão de 3.10-7; o desvio isotópico dos isótopos pares deste elemento; o fator de Landé do nível superior e a largura homogênea da transição. Através do NLHE determinamos a largura homogênea do nível superior desta transição. Um tratamento teórico é apresentado para o efeito Hanle não- linear em uma transição J"=0® J'=1 na presença de excitação colisional. O efeito Hanle não-linear em transições laser do Ar+ foi estudado por detecção optogalvânica. Curvas de sinal optogalvânico em função de um campo magnético longitudinal foram obtidas para as transições em 514, 496, 488 e 476 nm. O efeito Hanle não-linear no nível superior das transições em 496 e 476 nm também foi observado detectando a fluorescência das transições em 454.5 e 472.7 nm, que compartilham o nível superior com as duas primeiras. Uma discussão sobre as formas de curvas obtidas por detecção optogalvânica e da fluorescência é apresentada. Através destas curvas determinamos as larguras homogêneas dos níveis superiores meta estáveis das transições laser em 496, 488 e 476 nm

Abstract: In this work we performed nonlinear high-resolution spectroscopy in I2, Ti and Ar+. Iodine was used as a wavelength reference in the visible. Doppler limited spectra of this molecule were obtained, in particular by using photoacoustic detection. This one proved to be comparable to...

Abstract: In this work we performed nonlinear high-resolution spectroscopy in I2, Ti and Ar+. Iodine was used as a wavelength reference in the visible. Doppler limited spectra of this molecule were obtained, in particular by using photoacoustic detection. This one proved to be comparable to detection with photodetectors in terms of sensibility and signal-to-noise ratio. Saturation spectroscopy was used to resolve the hyperfine structure of several rotovibrational lines. Among these we resolve the hyperfine structure of the R(115) 20-1line, at 570 nm, which is an interesting frequency reference for the resonant transition of magnesium, at 285 nm, when frequency doubled lasers are used to investigate this one. The R(115) 20-1 hyperfine spectrum was reproduced by considering the electric quadrupole and spin-rotation terms. By performing a least-square fit we determined the coupling constants D eQq e D C for this transition at first order. The resonant transition of magnesium is used for laser cooling of this element which is of interest for applications in new time and frequency standards. Titanium was studied in hollow-cathode lamps by intermodulated optogalvanic spectroscopy (IMOGS) and nonlinear Hanle effect (NLHE). For the 3P0®3D10 transition of this element, at 592 nm, we determined by IMOGS: its wavenumber relative to the iodine Doppler limited spectrum with an accuracy of 3.10-7; the isotopic shifts of the even isotopes of this element; the upper level Landé factor and the homogeneous transition linewidth. Other configurations of saturation spectroscopy were used as well. By NLHE we determined the upper state homogeneous width of that transition. A theoretical analysis of the NLHE for a J"=0® J'=1 transition in the presence of colisional excitation is also presented. The nonlinear Hanle effect in Ar+ laser transitions was studied by optogalvanic detection. We detected the optogalvanic signal as a function of a longitudinal magnetic field for the 514,496,488 and 476 nm lines. The NLHE in the upper level of the 496 and 476 nm lines were also observed by detecting the fluorescence of the 454.5 and 472.7 nm lines, which share the upper level with the 496 and 476 lines. A discussion of the curve shapes obtained by optogalvanic and fluorescence detection is presented. Using these curves we were able to determine the homogeneous width of the metaestable upper level of lines 496,488 and 476 nm