自發(fā)輻射受激輻射與受激吸收(編輯修改稿)
2025-05-27 08:26 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，我們就稱它產(chǎn)生了躍遷。 吸收躍遷： 凡是吸收能量后從低能級(jí)到高能級(jí)的躍遷； 輻射躍遷： 釋放能量后從高能級(jí)到低能級(jí)的躍遷。 特點(diǎn)： 躍遷時(shí)所吸收或釋放的能量必須等于發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)之間的能級(jí)差。 如果吸收或輻射的能量都是光能的話，此關(guān)系式表示為： 21E E h v??（ 136） E2與 E1分別是兩個(gè)能級(jí)的能量。 hν 是吸收或釋放的光子的能量。 愛(ài)因斯坦從輻射與原子相互作用的量子論出發(fā)提出，躍遷的形式包括： ?自發(fā)輻射躍遷 ?受激輻射躍遷 ?受激吸收躍遷 在激光器的發(fā)光過(guò)程中，始終伴隨著這三個(gè)躍遷過(guò)程。 （一）自發(fā)輻射 定義： 處于高能級(jí) E2的原子自發(fā)祥低能級(jí) E1躍遷，并發(fā)射一個(gè)頻率等于 ν =（ E2E1） /h的光子的過(guò)程稱為自發(fā)輻射躍遷。 用自發(fā)躍遷幾率 A21來(lái)描述： 定義：發(fā)光材料在單位時(shí)間內(nèi)，從高能級(jí)上產(chǎn)生自發(fā)輻射的發(fā)光粒子數(shù)密度與高能級(jí)粒子數(shù)密度的比值。 公式為： 212121spdnAdt n???????（ 137） dn21—— dt時(shí)間內(nèi)自發(fā)輻射粒子數(shù)密度； n2—— E2能級(jí)總粒子數(shù)密度。 下標(biāo) sp表示自發(fā)輻射躍遷。 自發(fā)輻射躍遷的過(guò)程是一種只與原子本身的性質(zhì)有關(guān)，而與輻射場(chǎng) u(ν )無(wú)關(guān)的自發(fā)過(guò)程。 A21的大小與原子處在E2能級(jí)上的平均壽命 τ 2有關(guān)，由微分方程： 2 2121 2() ( ) ( )spdn t dn A n tdt dt? ? ? ?解此微分方程，可得到 n2(t)隨時(shí)間變化規(guī)律為： 2122( ) ( 0 ) Atn t n e ??N2(0)—— 計(jì)時(shí)起點(diǎn) t=0時(shí)粒子數(shù)密度 E2能級(jí)的平均壽命 τ 2： t=0時(shí)的 n2(0)衰減到它的 1/e時(shí)所用的時(shí)間。
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