自发辐射受激辐射和受激吸收一自发辐射spontaneousradiation
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激光原理知识点
激光原理的知识点包括:
1.黑体和黑体辐射:黑体是一种理想化的辐射体,黑体辐射是描述黑体发出的辐射规律的理论。
2.自发辐射、受激辐射和受激吸收:这是激光产生的基本过程。
即自发辐射产生光子,受激辐射放大光子,受激吸收则吸收光子。
3.光腔理论:涉及到光腔的稳定性条件、共轴球面腔的稳定性条件、开腔模式的物理概念和行射理论分析方法、高斯光東的基本性质及特征参数等。
4.电磁场和物质的共振相互作用:描述了光和物质相互作用的经典理论。
以及谱线加宽和线型函数等概念。
5.激光振落特性:涉及到激光的特性,如相干性好、方向性好、单色性好、亮度高,这些特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。
6.光子简并度:是描述激光光子相干性的物理量。
7.光的多普勒效应:描述了光波在运动中由于光源和观察者的相对运动而产性频率变化的现象。
8.均匀增宽与非均匀增宽:描述了光谱线增宽的两种类型,均匀增宽通常是由于原子或分子的自然热运动引起的,而非均匀增宽则通常是由于原子或分子之间的碰撞弓|起的。
9.自然增宽和多普勒堵宽:自然增宽是由于原子或分子自旋的统计分布引起的,多普勒增宽是由于原子或分子的热运动引起的。
以上只是简单的列举,实际上激光原理所涵盖的知识点还有很多,需
要系统学习和实践。
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1、自发辐射与受激辐射的区别自发辐射:处于激发态的原子中,电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间,就自发地跃迁到较低能级中去,同时辐射出一个光子,这种辐射叫做自发辐射。
受激辐射:当原子处于激发态E2时,如果恰好有能量 (这里E2 )E1)的光子射来,在入射光子的影响下,原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E1上去,这种辐射叫做受激辐射。
区别:与自发辐射不同,辐射一定要在外来光作用下发生并发射一个与外来光子完全相同的光子.受激辐射光是相干光。
受激辐射光加上原来的外来光,使光在传播方向上光强得到放大。
自发辐射是不受外界辐射场影响的自发过程,各个原子在自发跃迁过程中是彼此无关的,不同原子产生的自发辐射光在频率、相位、偏振方向及传播方向都有一定的任意性。
2、试总结激光的原理、特点、分类1)原理激光是光受激辐射的放大,它通过辐射的受激放射而实现光放大。
光放大即是一个光子射入一个原子体系之后,在离开此原子体系时,成了两个或更多个特征完全相同的光子。
但光子射入原子体系后与原子体系的相互作用时,总总包含吸收、自发辐射与受激辐射三种过程。
要得到激光必须使受激辐射胜过吸收和自发辐射在三个过程中居主导地位.2)特点主要特点:定向发光、亮度极高、颜色极纯、能量密度极高其他特点:激光是单色或单频的;激光是相干光,其所有的光波都同步,整束光就好像一个“波列”;激光是高度集中的,即它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象.3)分类按工作介质的不同来分类:固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器.按激光输出方式的不同分类:连续激光器和脉冲激光器。
(其中脉冲激光的峰值功率可以非常大)按发光的频率和发光功率大小分类等。
“激光技术及应用”思考题什么是自发辐射、受激辐射、受激吸收?自发辐射:高能级的原子自发地从高能级E 2向低能级E 1跃迁,同时放出能量为的光子受激辐射:当受到外来的能量 的光照射时,高能级E 2上的原子受到外来光的激励作用向低能级E 1跃迁,同时发射一个与外来光子完全相同的光子。
受激吸收:处于低能级E 1的原子受到外来光子(能量 )的刺激作用,完全吸收光子的能量而跃迁到高能级E 2的过程自发辐射发光和受激辐射发光各有什么特点?自发辐射的特点:各个原子所发的光向空间各个方向传播,是非相干光。
➢ 受激辐射的光子与外来光子的特性完全相同, 即:频率、位相、偏振和传播方向完全一样,因此受激辐射与外来辐射是相干的,换句话说外来辐射被 “放大” 了产生激光的三个必备条件是什么?为什么需要这些条件?激光工作物质:能够实现粒子数反转,产生受激光放大激励能源:能将低能级的粒子不断抽运到高能级,补充受激辐射减少的高能级上粒子数光学谐振腔:提高光能密度,保证受激辐射大于受激吸收;光学谐振腔的基本作用是什么?光学谐振腔的作用:1)延长增益介质作用长度;2)控制激光输出特性:如光束方向性、输出模式数、输出功率等光学谐振腔的三个作用:倍增工作介质作用长度,提高单色光能密度;控制激光振荡模式数目,以获得单色性好、方向性好的相干光;控制激光束的横向分布特性、光斑大小、发散角、输出功率。
12E E h -==νε12E E h -==νε12E E h -==νε光学谐振腔有几种分类?如何判断谐振腔的稳定性?对称共焦腔、共心腔是对称凹面镜腔类型的谐振腔?平行平面腔----是一种临界稳定腔平凹腔:是由一块平面镜和一块曲率半径为R 的凹面镜组成的光学谐振腔,➢ 对称凹面镜腔:两块曲率半径相同的凹面镜组成的谐振腔➢ 距离大于两倍焦距的不稳定平凹腔➢ 对称凸面镜腔---都是不稳定的➢即稳定腔条件为:激光器的损耗分哪几类?这些损耗是怎么产生的?激光器的损耗的分类:增益介质内部损耗和镜面损耗增益介质内部损耗:由于成分不均匀、粒子数密度不均匀或有缺陷(如固体激光器)而使光产生折射、散射,使部分光波偏离原来的传播方向,以及其它对光能的吸收,造成光能量损耗。
自发辐射,受激辐射和受激吸收
自发辐射、受激辐射和受激吸收都是物理学中的概念,与原子和分子的能级结构有关。
在能级结构中,原子或分子会存在多个能级,不同能级的能量是不同的。
当原子或分子从一个能级跃迁到另一个能级时,会释放或吸收能量,这种能量以电磁波的形式传播,即辐射。
而这种辐射分为三种情况:
1. 自发辐射:当原子或分子从一个高能级跃迁到一个低能级时,会自发地释放能量,这种辐射称为自发辐射。
这种辐射是随机的,不需要外界的干预。
2. 受激辐射:当原子或分子在一个高能级上受到外界电磁波的刺激时,会跃迁到低能级并释放出辐射,这种辐射称为受激辐射。
这种辐射是受外界刺激而发生的,需要外界电磁波的存在。
3. 受激吸收:当原子或分子在低能级时受到外界电磁波的刺激,它们会吸收能量并跃迁到高能级,这种现象称为受激吸收。
这种辐射也是受外界刺激而发生的,需要外界电磁波的存在。
以上三种辐射在物理学中起到了重要的作用,如在激光技术、核物理、天文学等领域得到广泛应用。
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