激光原理復(fù)習(xí)第二章(已修改)
2025-05-26 02:22 本頁面
【正文】 第四章 光與物質(zhì)相互作用理論 本章主要介紹光與物質(zhì)相互作用的基本理論 : 1) 激光介質(zhì)的譜線展寬類型及展寬機理 2) 引出激光器速率方程 3) 不同類型展寬類型激光介質(zhì)的增益特性 本章主要介紹光與物質(zhì)相互作用的基本理論 : 第三節(jié) 譜線加寬和線型函數(shù) 引言：由于某些各種加寬機制，使每一能級都有一定的寬度，造成自發(fā)輻射的頻率不單一 分布在一定頻率范圍內(nèi) 該范圍內(nèi)不同頻率處發(fā)射功率不相同 (如圖 ) :0? 輻射功率功率最大 譜線的中心頻率 定義：分布在某一頻率附近單位頻率間隔內(nèi)的自發(fā)輻射功率與整個頻率范圍內(nèi)的自發(fā)輻射總功率之比。用于表示譜線的形狀。 一、線型函數(shù) 描述激光介質(zhì)發(fā)射譜線功率隨頻率變化特性 ? ?0,~ ??g? ? ? ?PPg ??? ?0,~數(shù)學(xué)表示 性質(zhì) — 滿足歸一化 ? ? 1,~0 0 ???? ??? dg頻率 附近單位頻率間隔內(nèi)的自發(fā)輻射功率 ?輻射總功率 頻率范圍內(nèi)發(fā)射功率 21 ~??譜線寬度 (譜對稱時 ) ??? ? ? ?0000 ,~21,~2 ??????? gg ??????? ?00,~ ??g? ?00 ,~21 ??g0?20?? ?? 20?? ??? ?0,~ ??g 下降為最大值一半時 對應(yīng)兩頻率間隔 (用右圖說明 ) 二、加寬類型 均勻加寬、非均勻加寬、綜合加寬 三、均勻加寬 (Homogenous Broadening) 定義：引起加寬的物理因素對每個原子都是等同的，每個發(fā)光原子都以整個線型發(fā)射，不能把線型函數(shù)上的某個特定頻率與某些特定原子聯(lián)系起來，或者說，每個發(fā)光原子對譜線內(nèi)任一頻率都有 相同 貢獻。 種類 自然加寬、碰撞加寬、晶格振動加寬 自然加寬 (2) 加寬線型函數(shù)： ? ? ? ?? ? ? ? 20220 42,~???????????? ppgN(3) 阻尼系數(shù) 與 自發(fā)輻射壽命 的關(guān)系 ?s?s?? 1?(4) 、 、 的關(guān)系 N?? ? s?sN ?????212 ???(5) 用 表示的 N?? ? ?0,~ ??g ? ?? ? ? ? 2020 22,~????????????NNNg記憶 (6) 能級 (有限 )壽命引起的譜線加寬的量子解釋 ????E?E1 ?E2 ?2h??原子在能級上的平均壽命可理解為原子處于該狀態(tài)有某個測不準量 （時間不確定值 ）。 測不準關(guān)系：時間與能量不能同時精確測定。 由于上、下能級有一定寬度，能級間的輻射躍遷不再對應(yīng)一個確定頻率 ，而有一定頻率范圍 21? ??21122121????? ???????hEEN12 ?? 、：原子上、下 能級的壽命。 碰撞加寬 (Collision Broadening) (1) 定義：氣體中，原子或分子之間的無規(guī)“碰撞”。在固體中，是指原于 — 晶格熱弛豫過程。 碰撞加寬線型函數(shù) ? ? ? ? ? ? 2200 22,~LLLg
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