冷分子物理与技术是一门研究冷分子实验制备、分子激光冷却、磁光囚禁与操控的基本原理与技术，以及基础物理问题与技术应用的新兴学科。本书主要介绍冷分子物理与技术的基本原理、技术方案与实验结果，以及其研究进展。全书分上下两册，共16章，上册为1～11章，主要包括绪论，分子能级结构、电子态及其分子光谱，分子的角动量耦合与分子能级的外场效应，分子与外场相互作用势的计算及外场操控原理，双原子分子精细和超精细结构及外场效应的量子理论，冷分子束形成的基本原理与技术，分子缓冲气体冷却与速度滤波技术及其实验进展，分子束减速的基本原理与技术、化学稳定分子的激光冷却与磁光囚禁技术、激光冷却原子缔合超冷分子的原理与技术、冷分子操控与囚禁技术。

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(1) 1999-02 至 2003-11, 北京大学, 量子电子学, 博士 (2) 1990-02 至 1993-06, 中国科学院上海光学精密机械研究所, 量子光学, 硕士 (3) 1980-03 至 1983-06, 苏州大学, 物理学, 学士(1) 2002-02 至 今, 华东师范大学, 精密光谱科学与技术国家重点实验室副主任, 教授 (2) 1995-05 至 2002-01, 苏州大学, 分析测试中心, 研究员 (3) 1992-05 至 1995-04, 苏州大学, 物理系, 副研究员 (4) 1987-05 至 1992-04, 苏州大学, 物理系, 讲师 (5) 1980-02 至 1987-04, 苏州大学, 物理系, 助教原子分子与光物理冷原子/分子的磁、光操控及其原子光学研究，教育部自然科学二等奖

目录
前言
第1章 绪论 1
参考文献 8
第2章 分子能级结构、电子态及其分子光谱 9
2.1 引言 9
2.2 玻恩-奥本海默近似与光谱线的跃迁强度 10
2.2.1 分子体系的总哈密顿量 10
2.2.2 玻恩-奥本海默近似 10
2.2.3 光谱线的跃迁强度 11
2.3 双原子分子的势能曲线及其计算方法 12
2.4 分子能级与分子光谱 14
2.4.1 分子光谱的特点 14
2.4.2 分子转动态与转动能级 15
2.4.3 分子的振动能级与光谱 19
2.5 分子的电子态与电子跃迁 26
2.5.1 分子中电子状态的描述 26
2.5.2 分子的电子带光谱 30
参考文献 32
第3章 分子的角动量耦合与分子能级的外场效应 33
3.1 引言 33
3.2 分子的转动惯量、转动常数与角动量耦合 34
3.2.1 分子的转动惯量与转动常数 34
3.2.2 分子角动量的耦合 36
3.3 角动量耦合的五种情形 36
3.3.1 洪德情形(a) 37
3.3.2 洪德情形(b) 38
3.3.3 洪德情形(c) 40
3.3.4 洪德情形(d) 41
3.3.5 洪德情形(e) 42
3.4 分子能级的外场效应（斯塔克效应和塞曼效应） 42
3.4.1 直流斯塔克效应 42
3.4.2 塞曼效应 45
3.5 分子能级的超精细结构及其外场效应 47
3.5.1 分子能级的超精细结构 47
3.5.2 超精细结构的斯塔克效应和塞曼效应 48
参考文献 50
第4章 分子与外场相互作用势的计算及外场操控原理 52
4.1 引言 52
4.2 分子与电场相互作用斯塔克势的微扰理论计算方法 53
4.2.1 分子斯塔克势的微扰理论计算方法 54
4.2.2 一些典型分子斯塔克势计算的例子 57
4.3 分子与电场相互作用斯塔克势的全量子理论计算方法 68
4.3.1 背景知识 68
4.3.2 线形分子和对称陀螺分子的斯塔克效应 71
4.3.3 非对称陀螺分子的斯塔克效应 78
4.4 多原子分子斯塔克效应的规律总结 80
4.5 分子与磁场相互作用塞曼势的全量子理论计算方法 82
4.5.1 MgF分子的有效哈密顿量 83
4.5.2 MgF分子在强弱磁场中的塞曼势 85
4.5.3 强弱磁场下的跃迁分支比 88
4.6 中性分子电、磁、光操控的基本原理 90
4.6.1 分子静电操控的基本原理 91
4.6.2 分子静磁操控的基本原理 91
4.6.3 中性分子激光操控的基本原理 92
4.6.4 中性分子的电偶极、磁偶极、光偶极相互作用 92
参考文献 93
第5章 双原子分子精细和超精细结构及外场效应的量子理论 95
5.1 引言 95
5.2 有效哈密顿量方法 96
5.2.1 双原子分子中常用的角动量及其耦合情形 96
5.2.2 双原子分子体系的有效哈密顿量 97
5.3 洪德情形(a)的计算方法 100
5.3.1 分子基态X2Π？/？的有效哈密顿量 100
5.3.2 电子基态J=3/2的超精细结构及其斯塔克能移的计算 103
5.3.3 电子基态的精细结构下J=3/2的塞曼能移计算 106
5.4 洪德情形(b)的计算方法 107
5.4.1 分子基态X2Σ？态的有效哈密顿量 107
5.4.2 电子基态N=1的精细结构及其斯塔克能移的计算 109
5.4.3 电子基态的精细结构下的塞曼能移计算 110
5.5 洪德情形(c)的计算方法 112
5.5.1 有效哈密顿量、基矢及计算公式 112
5.5.2 超精细结构及其斯塔克与塞曼能移的计算结果 114
5.6 双原子分子宇称的判断及其在静电场中的宇称混合效应 117
5.6.1 双原子分子宇称的判断 117
5.6.2 双原子分子在静电场中的宇称混合效应 118
5.7 小结 120
参考文献 120
第6章 冷分子束形成的基本原理与技术 122
6.1 引言 122
6.2 冷分子束形成的一般原理 123
6.3 射流分子束形成的基本原理及其相关理论 125
6.3.1 射流分子束的形成和速度分布 125
6.3.2 射流分子束的角分布和束强 126
6.4 超声分子束形成的基本原理及其相关理论 128
6.4.1 超声分子束的形成 128
6.4.2 超声分子束形成的实验方案 129
6.4.3 超声分子束的物理特性 130
6.5 缓冲气体冷却形成冷分子束的基本原理 135
6.5.1 缓冲气体冷却的优点 135
6.5.2 缓冲气体冷却的基本原理 135
6.5.3 缓冲气体冷却束的物理特性 136
6.6 小结 139
参考文献 140
第7章 分子缓冲气体冷却与速度滤波技术及其实验进展 142
7.1 引言 142
7.2 中性分子的缓冲气体冷却技术及其实验进展 143
7.2.1 基本原理 143
7.2.2 实验方案与冷却过程 144
7.2.3 实验结果及其最新进展 146
7.3 冷分子束产生的速度滤波原理、技术及其实验进展 153
7.3.1 弯曲导引技术与速度滤波原理 153
7.3.2 采用静电弯曲导引的低通斯塔克速度滤波技术 155
7.3.3 采用静磁弯曲导引的低通塞曼速度滤波技术 160
7.3.4 连续冷分子束产生的全光学低通速度滤波技术 161
7.4 1 K量级冷分子的应用 168
7.4.1 冷碰撞物理的实验研究 169
7.4.2 冷化学物理的实验研究 169
7.4.3 在精密测量物理中的应用研究 171
7.5 本章小结 172
参考文献 173
第8章 分子束减速的基本原理与技术 178
8.1 引言 178
8.2 分子束减速的基本原理（以斯塔克减速为例） 179
8.3 静电斯塔克减速方案及其实验结果 179
8.3.1 传统静电斯塔克减速器的实验结果 179
8.3.2 若干新颖斯塔克减速器及其实验结果 188
8.3.3 连续分子束的静电斯塔克减速器（也称离心力减速器） 193
8.3.4 一种简便高效的静电斯塔克减速的新模式 196
8.4 静磁塞曼减速及其实验结果 203
8.4.1 传统塞曼减速器及其实验结果 204
8.4.2 行波塞曼减速器及其实验结果 205
8.5 连续分子束的Zeeman-Sisyphus减速实验 207
8.5.1 研究背景 208
8.5.2 Zeeman-Sisyphus减速的基本原理 209
8.5.3 Zeeman-Sisyphus减速器的磁体设计 211
8.5.4 轻分子CaOH减速的实验研究 215
8.5.5 重分子YbOH减速的实验研究 220
8.6 光学斯塔克减速及其实验结果 229
8.6.1 采用脉冲激光或脉冲光学晶格实现超声分子束的光学斯塔克减速 229
8.6.2 采用准连续光学晶格实现亚声速分子束的光学斯塔克减速 231
8.6.3 采用空域剪裁的半高斯光束实现连续分子束的光学斯塔克减速 239
8.7 应用前景 245
参考文献 247
第9章 化学稳定分子的激光冷却与磁光囚禁技术 254
9.1 引言 254
9.2 原子激光冷却原理的简单回顾 256
9.2.1 多普勒激光冷却的基本原理 256
9.2.2 光学黏胶 257
9.2.3 磁光阱 258
9.2.4 几个典型的冷却温度 259
9.3 分子激光减速与冷却的原理、方案及其最新进展 261
9.3.1 激光冷却分子的选择 263
9.3.2 分子激光减速技术：EOM调制多边带减速和激光扫频减速 265
9.3.3 分子激光冷却：分子横向多普勒冷却和Sisyphus冷却 274
9.3.4 多原子分子的电光冷却 279
9.3.5 分子的转动态冷却 280
9.3.6 分子的蒸发冷却 281
9.4 分子磁光囚禁的基本原理、技术方案及其最新进展 283
9.4.1 直流磁光囚禁 283
9.4.2 射频MOT 285
9.5 最新实验研究进展 288
9.5.1 灰色黏胶 288
9.5.2 Λ增强灰色黏胶 289
9.5.3 蓝失谐磁光囚禁 290
9.5.4 拉曼边带冷却 292
9.5.5 多原子分子的激光冷却 299
9.6 小结 309
参考文献 310
第10章 激光冷却原子缔合超冷分子的原理与技术 318
10.1 引言 318
10.2 光子缔合光谱法 319
10.2.1 单色光子缔合光谱方案 319
10.2.2 双色光子缔合光谱方案 321
10.3 磁场Feshbach共振方法 323
10.3.1 制冷分子的基本原理 323
10.3.2 制备方法与实验进展 325
10.4 受激拉曼绝热通道转移技术制备基态超冷分子 327
10.5 超快光子缔合技术制备基态超冷分子的方法 331
参考文献 333
第11章 冷分子操控与囚禁技术 339
11.1 引言 339
11.2 冷分子操控技术、实验结果与最新进展 340
11.2.1 冷分子静电导引及其应用 340
11.2.2 分子分束与分子分束器 347
11.2.3 分子束反射与分子反射镜 350
11.2.4 分子束偏转、聚焦与分子透镜 353
11.2.5 冷分子样品的旋转操控及其分子离心机（分子马达） 360
11.2.6 分子喷泉及其喷泉钟 366
11.2.7 分子同步加速、聚束与减速器 370
11.2.8 冷分子三维静电晶格 371
11.3 冷分子的囚禁方案 374
11.3.1 冷分子的静电囚禁 374
11.3.2 冷分子的静磁囚禁 388
11.3.3 冷分子的激光囚禁 391
11.4 小结 393
参考文献 393
附录1 一些常用的基本物理常数 401
附录2 一些静电斯塔克减速分子的基本参数 402
附录3 一些静磁塞曼减速分子的基本参数 403
附录4 一些光学斯塔克减速分子的基本参数 404
附录5 一些激光冷却分子光学跃迁的基本参数 405
附录6 一些激光冷却分子俘获、多普勒与光子反冲的极限参数 407
附录7 一些eEDM精密测量分子或离子的基本参数 408
附录8 一些元素（或同位素）的核自旋I参数 409