综述了飞秒激光人工影响天气的相关研究结果。从飞秒激光成丝产生的光氧化副产物、热沉积效应、气溶胶形成和水凝结及沉降过程等4个方面展开,综述了飞秒激光在诱导水凝结及降水、人工引雷等领域的研究进展。提出了飞秒激光人工影响环境大气的初步物理图像,并综述了该技术未来应用于人工影响天气所面临的问题,探讨了可能的解决方案。

在室温条件下的小型云室中,研究了不同参数对飞秒激光诱导较大尺寸气溶胶生成的影响。实验结果表明,在亚饱和条件下,随着环境相对湿度的提高,不同尺寸气溶胶的数密度增大,尺寸分布以0.3~0.5 μm为主;当环境相对湿度达到近饱和条件时,较大尺寸(直径D≥0.7 μm)气溶胶的数密度显著增大,1.0~2.0 μm气溶胶与0.3~0.5 μm气溶胶的数密度可相比拟。此时,通过延长激光照射时间或者缩紧激光聚焦条件,不同尺寸气溶胶的数密度可同等程度地增大,尺寸分布规律基本不变。理论分析结果表明,环境相对湿度条件是制约飞秒激光诱导较大尺寸气溶胶生成的关键因素。

螺吡喃聚合物薄膜在短波辐照后的曝光灵敏度和偏振敏感性均得到显著提升.基于这一特性, 在线偏振的蓝紫光(405 nm)伴随下, 用两束耦合的绿光(532 nm)以s-p的记录模式在螺吡喃掺杂的PMMA聚合物薄膜上构建全息光栅, 并通过低功率红光(632.8 nm)进行探测.在405 nm和532 nm 双光子共同作用下, 衍射效率动力学特性强烈依赖于辅助光功率.研究发现, 405 nm激光辐照产生了两种作用：一方面为记录光提供了可取向的部花青分子;另一方面, 扰乱了532 nm激光形成的折射率光栅并降低了部花青分子的转化活性.考虑到光栅随机光场区的部花青分子聚集体的存在, 本文建立了包含衍射效率与各分子光响应速率关系的理论模型.实验数据与拟合结果精准吻合, 有效地解释了偏振全息记录中螺吡喃与部花青分子相互转化的微观机制.

面对人类对能源的需求持续增长,以及化石能源的日益枯竭和其带来的环境污染问题,太阳能成为主要的可再生清洁能源的来源。讨论了利用太阳能催化生氢或消耗二氧化碳,探索在半导体基光催化剂表面的光催化反应和光化学反应。半导体材料被认为是最有前景的光催化剂,其材料合成是发展先进催化剂的核心。减少电荷重新复合,是提高太阳能转化为化学能的关键,关系到太阳能的转换效率。研究结果发现了提高光催化制氢的关键因素,通过Pt-PdS/CdS催化体系使其量子效率提高到93%,提供了发展高效催化剂体系的方法。

利用激光泵浦-吸收技术, 研究了在样品池中(T=385 K, H2气压400 Pa)的Rb(5DJ)+H2→RbH［Ｘ １Σ＋(ｖ″＝0)］+H光化学反应过程。 双光子激发Rb-H2混合蒸气中Rb原子至52D态, 荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外, 还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光, RbH分子是由5D原子与H2间的三体碰撞反应产生的。 利用852 nm激光扫描RbH Ｘ １Σ＋(ｖ″＝０→ｖ′＝１７)吸收带, ΔＩ′和ΔＩ″分别表示泵浦5D3/2和5D5/2时的吸收光强。 泵浦室温下的纯Rb蒸气至5D3/2或5D5/2态, 由于在低密度下52D精细结构混合可略去, 故由5D3/2→5P1/2与5D5/2→5P3/2的荧光比得到泵浦率比。 解速率方程组, 得到5D3/2→5D5/2和5D→5D以外态的碰撞转移截面分别是9.8×10-16和2.0×10-16 cm2, Rb(5DJ)+H2→RbH+H的反应截面分别是5.4×10-17(J=3/2)和2.3×10-17 cm2(J=5/2), 5D3/2与H2的反应活动性大于5D5/2, 这与其他实验结果是一致的。

The Rb(5DJ)+H2 RbH+H photochemical reaction has been studied. Rb vapor mixed with H2 is irradiated in a glass cell with 778-nm pulses which populate one of the 5 2D states by two-photon absorption. Measurements for the relative intensities of the atomic fluorescence and the absorption of the RbH product near the axis of the cell yield the rate coefficients for the Rb(5D_{3/2})+H2 and Rb(5D_{5/2})+H2 reactions, which are (3.6\pm1.3)\times10^{-11} and (1.7\pm0.6)\times10^{-11} cm3/s, respectively. The relative reactivity with H2 for Rb(5D_{3/2}) is higher than that for Rb(5D_{5/2}).

激光与分子的相互作用是研究光化学反应的关键因素，是激光控制化学反应的一个重要课题。基于一种半经典分子动力学模型模拟超快飞秒激光脉冲诱导的光化学反应，该模型通过含时的派耳斯（Peierls）替代把激光脉冲辐射场的矢势与电子进行耦合，明确引入激光脉冲和分子的相互作用; 基于该模型实现了激光诱导化学反应模拟程序，通过环丁烷及C60的光裂解反应的计算机模拟与实验结果进行对比，结果表明该模拟程序能够真实地重复实验结果，并能够得到许多实验上得不到的细节。为提高大分子光化学反应模拟的效率，对模拟算法进行并行设计并实现; 在大型计算机系统中进行测试，该方法可高效模拟激光脉冲对光化学反应结果的影响，为激光控制化学反应的试验提供信息。

结合光致聚合物中光化学反应的基本过程及其理论函数模型，对多种采用不同双染料敏化的光致聚合物的透射率曲线进行拟合，得到了光化学反应理论模型中的参数。依托于实验数据，分析了利用MATLAB实现曲线拟合并得到光致聚合物中各光化学参数的新方法。结果表明：当曝光波长为632.8nm，曝光强度为65mW／cm²时，3种光致聚合物的拟合统计指标R－Square值分别为0.9687，0.9958和0.9902，说明所使用的理论结合实验数据的拟合分析方法是成功的。

利用激光泵浦－吸收技术，研究了在样品池中的Cs(7D_J)+H₂→CsH[X¹∑+(v″=0)]+H光化学反应过程。双光子激发Cs－H₂混合蒸气中Cs原子至7²D态，荧光中除有泵浦能级发生的直接荧光外，还包含由精细结构碰撞转移产生的敏化荧光，CsH分子是由7D原子与H₂间的三体碰撞反应产生的。利用780nm激光测量了CsHX¹∑⁺(v″=0→v′=21)吸收带。△I′和△I″分别表示泵浦7D_3／2和7D_5／2时的吸收光强。解速率方程组，得到7D_3／2→7D_5／2和7D_5／2→7D_3／2精细结构转移截面分别为(1．3±0．3)×10^－14和(9．8±2．0)×10^－15cm²。从7D_J碰撞到7D以外态的截面分别为(4．0±1．0)×10^－15(对J=3／2)和(3．6±0．9)×10^－15cm²(对J=5／2)。Cs(7D_J)+H₂→CsH+H的反应截面分别是(1．4±0．5)×10^－16(J=3／2)和(1．1±0．4)×10^－16cm²(J=5／2)，7D_3／2与H₂的反应活动性大于7D_5／2。

用开放式傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)遥测了2005年北京地区秋季和冬季空气中CH4的浓度变化,两周实验数据的分析得出了CH4浓度的日变化趋势,并分析了CH4浓度的周末效应.CH4浓度变化主要受湍流和光化学反应的影响.CH4浓度变化和气象参数,如风速、风向、温度、相对湿度的相关性分析表明风向和风速能影响CH4浓度.讨论了秋季和冬季CH4源的不同,分析表明源和风向是影响北京大气CH4含量的重要因素.