受激辐射受激吸收与自发辐射
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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。
原子能级跃迁的三种基本形式嘿,朋友!先来说说自发辐射哈。
这就好比原子自己突然“任性”了一下,在没有外界干扰的情况下,自己就把能量给释放出去啦。
比如说一个处于高能级的原子,它可不管周围有没有人在意,自己就决定“放飞自我”,从高能级跳到低能级,同时还放出一个光子。
这种自发的行为,就像是原子的一场“独自狂欢”,没有任何外部的指挥或者约束。
受激吸收
再讲讲受激吸收吧。
想象一下,原子就像是个“小馋猫”,看到外面有合适的能量光子飞过来,它就忍不住把这光子给“吃”进去,然后从低能级一下子蹦到高能级去啦。
这个过程中,原子可积极啦,只要碰到符合它“口味”的光子,就立马吸收,给自己来个能级的提升。
受激辐射
最后说说受激辐射。
这就有点神奇啦!当有一个外来的光子和处于高能级的原子碰上的时候,原子不仅会乖乖地从高能级跳到低能级,还会跟着这个外来光子的样子,再放出一个和它一模一样的光子。
这就好像是原子在模仿外来光子,还来了个“复制粘贴”,一下子就多出来一个相同的光子。
这种受激辐射可是激光产生的关键原理哦!
怎么样,这三种原子能级跃迁的基本形式是不是还挺有趣的?。
光子的能级跃迁涉及到原子物理学的知识,主要有三种过程,分别是自发辐射、受激吸收和受激辐射。
自发辐射过程:处于高能级E的一个原子自发的向低能级E跃迁,并发射一个能量为hv的光子,这种过程称为自发跃迁,由原子自发跃迁发出的光被称为自发辐射。
自发辐射的光子是自发产生的,其辐射是独立的。
受激吸收过程:处于低能态E的一个原子,在频率为v的辐射场作用下,吸收一个能量为hv的光子并向高能态E跃迁,这种过程称为受激吸收跃迁。
这个过程是非自发的,需要外来光照射,而且能够增强光的强度。
与原光子性质、状态完全相同。
受激辐射过程:处于上能级E的原子在频率为v的辐射场作用下,跃迁至低能态E ,并辐射一个能量为hv的光子。
这个过程只有在外来光子的能量恰好等于能级差时才会发生,受激辐射所发出的光子与外来光子的特性完全相同,即频率相同、相位相同、偏振方向相同、传播方向相同。
以上信息仅供参考,建议查阅物理书籍或咨询物理专业人士以获取更深入的了解。
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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【预习报告】光信息专业实验说明:半导体泵浦激光原理实验【实验目的】:1. 了解及掌握半导体泵浦激光实验原理及调节光路的方法。
2. 掌握腔内倍频技术,并了解倍频技术的意义。
3. 掌握测量阈值及相位匹配等基本参数的方法。
【实验原理】:1. 光与物质的相互作用光与物质粒子相互作用有三个基本物理过程,分别为:1)受激吸收;2)受激发射;3)自发辐射。
1) 受激吸收处于较低能级1ϕ(具有能量1E )的粒子与能量为21ννh h =的光子相互作用,粒子吸收了光子,从1ϕ态跃迁到较高的能级2ϕ(具有能量2E )。
这个过程称为受激吸收。
2) 自发辐射自发辐射与受激吸收可以看作是两个相反的过程。
处于较高能级2ϕ的粒子不稳定,即使没有外界辐射场的作用,也会自发地从较高的能级2ϕ跃迁到较低的能级1ϕ,并且放出光子,光子的能量为1221E E h -=ν。
这个过程称为自发辐射。
粒子的自发辐射是一个随机的过程。
各个发光粒子的发光过程是各自独立,即所辐射的光在发射方向上是无规则的,发散向各个方向的,而且位相、偏振态等也各不相同。
因此,自发辐射的光是非相干的。
3) 受激辐射处于较高能级2ϕ的粒子与能量为21ννh h =的光子相互作用,从2ϕ态跃迁至较低的能级1ϕ,并且同时发射出一个新的光子,能量为νh 。
新的光子的频率、方向、相位、偏振均与入射光子相同,即入射光子与新发射的光子是相干的。
并且这两个相干的光子又与其它处于2ϕ能级的粒子相互作用,产生更多的相干光子,从而实现光放大。
光与物质的相互作用的三个过程可以用下面的简图表示图1 光子与物质的相互作用的三个过程2. 光学倍频激光倍频是将频率为ω的光,通过晶体中的非线性作用,产生频率为ω2的光。
当外界光场的电场强度足够大时(如激光),物质对光场的响应与场强具有非线性关系:+++=32E E E P γβα式中α,β,γ,……均为与物质有关的系数,而且逐次减小,他们的数量级之比为原子E 1=== βγαβ 其中原子E 为原子中的电场,其量级为cm V /108,当时上式中的非线性项2E 、3E 等均为小量,可忽略,如果E 很大,非线性项就不能忽略。