激光產(chǎn)生的原理ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 08:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、 思考與練習(xí) ? ? 物質(zhì)的發(fā)光需要經(jīng)過哪兩個(gè)過程 ？ ? 受激輻射過程中外來光子的頻率應(yīng)滿足什么關(guān)系式 ？ ? 什么叫做光的“放大”？激光與普通光有什么相同之處和不同之處？ ? 第二章 激光器的三大結(jié)構(gòu) ? 能產(chǎn)生激光的系統(tǒng)，我們稱之為激光器。前面的介紹已經(jīng)告訴我們，自發(fā)輻射顯然是形不成激光的，而受激輻射也只是激光產(chǎn)生的理論基礎(chǔ)。要激勵(lì)出激光來，還必須采取手段創(chuàng)造必要的物質(zhì)條件。 ? 一、激勵(lì)源 ——粒子搬遷的動(dòng)力 ? 粒子數(shù)的正常分布 ? 激光是在受激輻射中產(chǎn)生的，受激輻射要求粒子處在高能態(tài)?？墒牵谕ǔＧ闆r下，物質(zhì)中絕大多數(shù)粒子處于穩(wěn)定狀態(tài) (穩(wěn)態(tài) )，因?yàn)樵谡崞胶獾臈l件下，粒子有自發(fā)從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷的趨勢(shì)，這樣，低能級(jí)上的電子數(shù)要比高能級(jí)上的電子數(shù)多得多。 ? 能態(tài)越高，粒子數(shù)目就越少，此時(shí)粒子分布規(guī)律好像金字塔，下面大，上面尖，越往高處越少。這就是說；處于低能級(jí)上的粒子數(shù)在熱平衡的情況下總是多于高能級(jí)上的粒子數(shù)，因而受激吸收總占優(yōu)勢(shì)，這就稱之為“粒子數(shù)正常分布”。 ? 在這種情況下，由于在實(shí)驗(yàn)中很難觀察到個(gè)別粒子究竟是受激吸收還是受激輻射，實(shí)際只能觀察到兩種過程的宏觀結(jié)果。因此，只能看到占優(yōu)勢(shì)的粒子體系的吸收現(xiàn)象，而受激輻射則觀察不到。普通光源，如電燈，高壓汞燈等都是如此。也就是說，在“粒子數(shù)正常分布”的情況下，無論你怎樣“激”，也出不了激光。 ? 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) ? 為了產(chǎn)生受激輻射，就必須變革粒子的常規(guī)分布狀態(tài)，來個(gè)“粒子大搬家”，將處在低能態(tài)的粒子“搬”到高能態(tài)上去，使高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)。由于它同正常粒子數(shù)分布相反，所以叫粒子數(shù)反分布。此狀態(tài)激光理論中有個(gè)統(tǒng)一叫法 ——“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”或“集居數(shù)反轉(zhuǎn)”，處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的粒子體系是不穩(wěn)定的，如果這時(shí)有合適的誘發(fā)光子刺激它，則受激輻射就會(huì)發(fā)生而產(chǎn)生激光?？梢姡瑢?shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)便是實(shí)現(xiàn)激光產(chǎn)生的先決條件。 ? “搬運(yùn)”粒子的工具 ——光泵 ? 要想把處于低能態(tài)的粒子送到高能態(tài)去，就得有外力借助工具來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過程類似于把水位很低的河水或井水抽運(yùn)到水塔上的蓄水池里，必須要有足夠功率的水泵作功才成。同理，要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，首先
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