《激光基本原理》ppt課件-文庫(kù)吧
2024-12-20 20:28 本頁(yè)面
【正文】 上不可區(qū)分，故屬于同一光子態(tài) 3hPzPyPx zyx ???????（ 4）相格：一個(gè)光子狀態(tài)對(duì)應(yīng)的相空間體積元，是用任何實(shí)驗(yàn)所能分辨的最小尺度。 說明：光子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能定義在相格中，但不能確定它在該相格中的精確位置！ （ 5）相空間體積元大?。? （ 6）相格空間體積：一個(gè)相格所占的坐標(biāo)空間體積。 3hPzPyPx zyx ???????zyx PPPhzyx???????3五、光波模式與光子狀態(tài)的關(guān)系：等效 一個(gè)光波模即是一個(gè)光子態(tài)，在波矢空間中占據(jù)一個(gè)體積 VπΔkΔkΔk 3zyx ?3zyx hΔz ΔPΔy ΔPΔx ΔP ?一個(gè)光子態(tài)在六維相空間中占據(jù)一個(gè)相格 一個(gè)相格或一個(gè)光子態(tài)內(nèi)的光子不可區(qū)分 （ 1） 時(shí)間 相干性：波場(chǎng)中同一點(diǎn)不同時(shí)刻光波場(chǎng)特性的相關(guān)性。此相干性來源于原子發(fā)光的間斷性。 等效物理量： ① 相干時(shí)間： c?② 相干長(zhǎng)度： cL③ 譜線寬度： ???? ???1ccLcc（ 2） 空間 相干性：波場(chǎng)中不同點(diǎn)在同一時(shí)刻光波場(chǎng)特性的相關(guān)性。此相干性來源于光源中不同原子發(fā)光的獨(dú)立性。 光子的相干性和光子簡(jiǎn)并度 一、光的相干性的分類 二、相干性的粗略描述 —— 相干體積 ① 相干體積 Vc：若在空間體積 Vc內(nèi)各點(diǎn)的光波場(chǎng)都具有明顯的相干性，則 Vc稱為相干體積。 ?? ???? cAcALAV cccccc 相干面積 : cAx???R P?S1 S2 zP?Lx 事例：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中的條紋可見度要高，必須要求光波有明顯的相干性，即要滿足 : xLRx ???物理意義 :光源的線度 不能大于 ! x?xLR?22 ????????? xRLAxc?則相干面積為： 說明： R、 固定時(shí)， 越大，則相干面積 Ac越小。 λ Δx則光源面積為： 2222 ??????????????????????????????RLλLRxxx物理意義：要使傳播方向（波矢 ）限于張角 的光波具有明顯的相干性，則光源面積必須小于 ，此即為光源的相干面積。 k? ??? ?2?? ?物理意義 :要使傳播方向限于 以內(nèi)并有頻帶寬度 的光波明顯相干，則光源的體積應(yīng)限制在 以內(nèi)。 ?? ??cV 屬于同一光子態(tài)的光子是相干的，應(yīng)包含在相干體積內(nèi)，相格空間體積等于光源的相干體積。 結(jié)論 ① 相格空間體積 =一個(gè)光波?；蚬庾討B(tài)占有的空間體積 =光源的相干體積。 ② 相同光子態(tài)或光波模式的光子是相干的，不同光子態(tài)或不同光波模式的光子是不相干的。 二、光子簡(jiǎn)并度 對(duì)好的相干光源的衡量標(biāo)準(zhǔn) 盡可能高的相干光強(qiáng)，足夠大的相干面積，足夠長(zhǎng)的相干時(shí)間（或相干長(zhǎng)度）。 普通光源的缺陷：增大相干面積、相干長(zhǎng)度與增大相干光強(qiáng)是矛盾的！ 激光光源：是把大的相干光強(qiáng)與好的相干性結(jié)合起來的強(qiáng)相干光源。 相干光強(qiáng)：是描述光的相干性的參量之一，其大小取決于具有相干性的光子數(shù)的數(shù)目或同態(tài)光子的數(shù)目。 光子簡(jiǎn)并度：處于同一光子狀態(tài)的光子數(shù)目。用 表示。 n相干光強(qiáng)與光子簡(jiǎn)并度的關(guān)系：相干光強(qiáng)的大小取決于光子簡(jiǎn)并度的大小，光子簡(jiǎn)并度越大，則相干光強(qiáng)越大。 光子簡(jiǎn)并度的等效含義 光子簡(jiǎn)并度 =同態(tài)光子數(shù) =同一光波模式內(nèi)的光子數(shù) =同一相干體積內(nèi)的光子數(shù) =同一相格內(nèi)的光子數(shù)。 n玻爾的量子化原子體系模型： 吸收或輻射的光子能量與能級(jí)差的關(guān)系： 光吸收與光輻射過程： 能級(jí)躍遷過程 原子能級(jí)及粒子數(shù)布居 原子的能量狀態(tài)取一系列分立值 。 每一個(gè)能量狀態(tài)稱為原子的一個(gè)能級(jí) ， 其中最低的能級(jí)稱為基態(tài) ， 高于基態(tài)的能級(jí)稱為激發(fā)態(tài) 。 在熱平衡狀
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