激光原理期末总复习...ppt

考试题型及时间
选择题（20%）
填空题（20%）
简答、综合计算题（60%）
考试时间：2014年11月17日（14:30-16:30）
考试地点：笃行1-212
Email：******@
*
第一页，共104页。
第一章 辐射理论概要与激光产生条件
激光的四个基本特点:(单色性好；方向性好；相干性好；亮度高）P1
玻耳兹曼分布，粒子数反转; P8
辐射跃迁和非辐射跃迁; P8
辐射跃迁(光和物质相互作用)包括的三种基本过程；P10
自发辐射、受激辐射和受激吸收，三个爱因斯坦系数及其相互关系;P10-13
自发辐射和受激辐射的特点，自发辐射和受激辐射强度的比较; P10,14
*
第二页，共104页。
单色辐射能量密度的概念和普朗克黑体辐射能量密度; P9
光谱线型函数、光谱线宽度的定义及其对光与物质的作用的影响; P15，16
引起自然增宽、碰撞增宽和多普勒增宽的原因？它们各自具体的线型函数？P17-22
均匀增宽和非均匀增宽的概念？常见的三种线型函数分别是何种增宽。P23
受激辐射大于吸收的条件？P26
实现受激光放大的条件;P27
激光器的基本结构由那三个部分组成，各有何作用;P27
第一章 辐射理论概要与激光产生条件
*
第三页，共104页。
第一章 辐射理论概要与激光产生条件
光具有波粒二像性：
把光辐射场看作各种不同频率的电磁
场的集合
把光辐射场看作是数目不固定的光子
光的一个基本性质就是具有波粒二像性。
光是电磁波，具有波动性，有一定的频率和波长
光是光子流，光子是具有一定能量和动量的物质粒子

*
第四页，共104页。
光是一定频率范围内的电磁波，其运动服从电磁波理论
光的波动性
n
h
E
=
2
2
/
c
h
m
h
mc
E
n
n
=
=
=
（2)光子具有运动质量m:
Planck's constant
h = *10-34 [Joule-sec]
光子的静止质量为零。
光的粒子性
（1） 光子的能量与光波频率之间的关系：
*
第五页，共104页。
k
k
n
P
p
2
0
h
mc
=
=
=
h
(3) 光子的动量P:
(4)光子具有两种独立的偏振状态
(5)光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，光子的集合服从玻色－爱因斯坦统计规律
*
第六页，共104页。
2 波尔兹曼分布
在热平衡条件下，原子数按能级分布服从波尔兹曼定律：
分别处于Em和En能级上的原子数nm和nn必然满足下一关系
热平衡条件下，处在高能级状态的粒子数总是小于处在低能级状态的粒子数
*
第七页，共104页。
绝对黑体示意图
空腔辐射体
黑体(绝对黑体)：
指入射到该物体面上各种波长的能量都能完全吸收的物体，即 。
黑体辐射理论：
描述物体处于热平衡状态时吸收和辐射能量的宏观特征及其规律。

*
第八页，共104页。
、受激辐射、受激吸收
光的自发辐射
在没有外界作用的情况下，原子从高能级E2向低能级E1的跃迁方式有两种：无辐射跃迁和自发辐射跃迁。
自发辐射爱因斯坦系数
A21表示原子在单位时间内参与自发辐射的自发辐射跃迁机率。
*
第九页，共104页。
自发辐射平均寿命：全部原子完成自发辐射所需时间之和对原子数的平均。等于原子数密度由起始值降到1/e所用的时间，用 表示
例如：红宝石晶体中，铬离子激光上下能级间自发辐射系数A21为102s-1量级，表示它的平均寿命约为10-2s。
*
第十页，共104页。