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一、选择题1．关于光现象，下列关联错误的是（）A．影子的形成——光的直线传播B．缥缈不定的海市蜃楼——光的反射C．“老花眼”戴“老花镜”——凸透镜对光有会聚作用D．朗朗夜空中的星光闪烁——光的折射2．关于下列四幅图说法正确的是（）A．甲图是近视眼成像图，丁图是近视眼矫正后的成像图B．甲图是远视眼成像图，丙图是远视眼矫正后的成像图C．乙图是远视眼成像图，丙图是近视眼矫正后的成像图D．乙图是近视眼成像图，丁图是远视眼矫正后的成像图3．每年6月6日是全国爱眼日。
如果不爱护眼睛容易患上近视眼，下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（）A．甲乙B．丙乙C．甲丁D．丙丁4．学习完凸透镜成像的规律后，小明同学进行了总结，其中正确的是（）A．缩小的都是实像，放大的都是虚像B．缩小的像都是倒立的，放大的像都是正立的C．实像和物体都在凸透镜的同侧，虚像和物体分别在凸透镜的异侧D．实像都是倒立的，虚像都是正立的5．小欢做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中画出来）。
下列说法正确的是（）A．光屏上形成的是烛焰倒立缩小的实像B．图中成像原理与照相机成像原理相同C．蜡烛和光屏的位置不动，凸透镜移到40cm刻度线处，光屏上能呈现清晰的烛焰像D．将蜡烛移到65cm刻度线处，凸透镜不动，光屏移到适当位置能呈现清晰的烛焰像6．如图所示，是一副眼镜放到物理书上一定距离时观察到的现象，由此可以判断镜片是（）A．凸面镜B．凹面镜C．凹透镜D．凸透镜7．疫情期间，王老师利用手机直播网课（如图），下列说法正确的是（）A．黑板上的文字通过手机镜头成正立缩小的实像B．老师和黑板应位于手机镜头一倍焦距和两倍焦距之间C．为了让同学们看到黑板上的字更大，手机应靠近黑板D．凸透镜对光线具有发散作用8．用如图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像。
强激光场中原子单电离的半经典方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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1. 半经典理论将激光辐射场看作是经典的、由Maxwell 方程描述的电磁波场；将介质中增益粒子看作用薛定谔方程描述的量子力学系统。
场对介质粒子的作用表现为薛定谔方程中微扰哈密顿量，场的扰动会使原子的状态发生变化；介质对场的作用，归结为Maxwell 方程中极化强度项，作为源使场发生变化。
2. 薛定谔方程介质中包含大量的增益粒子，每一个粒子都可能处于任何可能的微观状态。
粒子的状态可用波函数(,)t ψr 进行描述，满足薛定谔方程其中(,)V t r 是粒子的势能函数。
几率密度(,)P t r 可表示为并且有令(,)()()t u g t ψ=r r ，代入薛定谔方程并进行分离变量可得其中E 为分立常数，为与时间无关的波动方程的本征值。
因此，波函数可表示为其中任意具有不同E 的()u r 具有正交的特性3. 密度矩阵按照量子统计学的观点，介质的宏观可观量为相应算符的微观平均值。
因此，将每一个粒子看作一个系统，大量全同系统组成一个系综，宏观量就是算符的系综平均值。
密度矩阵公式是在系统的精确波函数不确定的情况下计算算符的平均值的一种方法。
波函数(,)t ψr 可按任意一个完备的正交函数集进行展开，有由量子力学可知，宏观量的算符为A ，其平均值为因此有事实上，算符为A 可以通过矩阵km A 进行表象，即因此有定义密度矩阵*nm m n c c ρ=且有*nm mnρρ=，则算符平均可表示为 ,()nm mn m nA A Tr A ρρ==∑对角项nn ρ是系统处于()n u r 态的概率，非对角线与辐射偶极矩相关，表征各状态之间的相位相干。
将(,)t ψr 的展开式代入薛定谔方程，并由()u r 正交性可得到nm ρ的运动方程是[](),iH H t iH ρρρρ∂=--∂=-4. 辐射场与原子系统的相互作用原子有很多能级，与电磁场相互作用形成跃迁的主要有两个，即激光上、下能级，其能量分别表示为1E 和2E ，为便于讨论在此利用半经典理论分析二能级系统原子与辐射场的相互作用，得出的结果同样具有普适的参考意义。
第一章激光器的基本原理1、问：产生激光的条件是什么？(戴大鹏)答： 1.受激辐射是激光产生的必要条件； 2.要形成激光，工作物质必须具有亚稳态能级，这是产生激光的第二个条件； 3.选择适当的物质，使其在亚稳态能级上的电子比低能级上的电子还多，即形成粒子束反转，这是形成激光的第三个条件；4.激光中开始产生的光子是自发辐射产生的，其频率和方向是杂乱无章的。
要使得频率单纯，方向集中，就必须有一个谐振腔，这是形成激光的第四个条件；5. 只有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子要多得多，才能有放大作用，这是产生激光的第五个条件。
2、问：什么是粒子数反转？(钟双金)粒子数反转 (population inversion )是激光产生的前提。
两能级间受激辐射几率与两能级粒子数差有关。
在热平衡状态下，粒子数按能态的分布遵循玻耳兹曼分布律，这种情况得不到激光。
为了得到激光，就必须使高能级 E2 上的原子数目大于低能级 E1 上的原子数目，因为 E2 上的原子多，发生受激辐射，使光增强(也叫做光放大) 。
为了达到这个目的，必须设法把处于基态的原子大量激发到亚稳态 E2，处于高能级 E2 的原子数就可以大大超过处于低能级 E1 的原子数。
这样就在能级 E2 和 E1 之间实现了粒子数的反转。
实现粒子数反转的条件：通常实现粒子数反转要依靠两个以上的能级：低能级的粒子通过比高能级还要高一些的泵浦能级抽运到高能级。
一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发激光材料，称为电激励；也可用脉冲光源来照射光学谐振腔内的介质原子，称为光激励；还有热激励、化学激励等。
各种激发方式被形象化地称为泵浦或抽运。
为了使激光持续输出，必须不断地“泵浦”以补充高能级的粒子向下跃迁的消耗量。
3、什么叫纵模、横模？由谱线宽度和腔长来估算可能振荡的纵模数目答案：光场在腔内的纵向和横向分布分别叫做纵模和横模。
横模数目 n=谱线宽度/c纵模数目 n=谱线宽度/ (c/2*腔长 L)第二章激光器的速率方程理论答案：第三章 密度矩阵1：考虑衰减过程、原子的泵浦或激发过程，写出在初始光场为零时的光学布洛 赫方程并说明各项含义。
激光原理答案测验1.11、梅曼（TheodoreH.Maiman）于I960年发明了世界上第一台激光器一—红宝石激光器，其波长为694.3nm。
其频率为:A：4.74某10^14（14是上标）HzB：4.32某10人14（14是上标）HzC：3.0某10人14（14是上标）Hz您的回答：B参考答案：Bnull满分：10分得分：10分2、下列说法错误的是：A：光子的某一运动状态只能定域在一个相格中，但不能确定它在相格内部的对应位置B：微观粒子的坐标和动量不能同时准确测定C：微观粒子在相空间对应着一个点您的回答：C参考答案：Cnull满分：10分得分：10分3、为了增大光源的空间相干性，下列说法错误的是：A：采用光学滤波来减小频带宽度B：靠近光源C：缩小光源线度您的回答：B参考答案：Bnull满分：10分得分：10分4、相干光强取决于：A：所有光子的数目B：同一模式内光子的数目C：以上说法都不对您的回答：B参考答案：Bnull满分：10分得分：10分5、中国第一台激光器——红宝石激光器于1961年被发明制造出来。
其波长为A：632.8nmB：694.3nmC：650nm您的回答：B参考答案：Bnull满分：10分得分：10分6、光子的某一运动状态只能定域在一个相格中，这说明了A：光子运动的连续性B：光子运动的不连续性C：以上说法都不对您的回答：参考答案：Bnull满分：10分得分：10分7、3-4在2cm的空腔内存在着带宽（A入）为1某10m、波长为0.5m的自发辐射光。
求此光的频带范围A V°A：120GHzB：3某10八18（18为上标）Hz您的回答：B参考答案：Anull满分：10分得分：0分8、接第7题，在此频带宽度范围内，腔内存在的模式数？A：2某10八18（18为上标）B：8某10八10（10为上标）您的回答：A参考答案：Bnull满分：10分得分：0分9、由两个全反射镜组成的稳定光学谐振腔腔长为L腔内振荡光的中心波长为求该光的波长带宽的近似值。
光学章动如果以一个前沿上升时间极短的方形强激光脉冲入射到共振吸收介质时，发现经过介质后的透射光脉冲不再是简单的方形脉冲，而是在脉冲的前沿呈现出周期性的减幅振荡。
光学自感应衰减当某种介质受一恒定得共振激光场的作用，经过一段时间达到稳定状态后，突然终止这种作用，由于共振介质内的感应极化波场并不马上消失，而是继续辐射出相干波场，只是光强随时间衰减很快。
光子回波满足相干作用条件下，如果有两个强短光脉冲相继入射到共振吸收介质中，其中第一个脉冲为π/2脉冲，第二个脉冲为π脉冲，两个脉冲的间隔满足，，则在第二个脉冲通过介质后的一定时刻，介质将在空间确定方向上发射出第三个相干定向光脉冲。
频率牵引振荡频率向介质辐射频率ω方向移动旋波近似光频下，ω+ν非常大，忽略高频，仅保留共振项。
绝热近似若原子弛豫时间很短，对光场的技法是瞬时的。
二能级近似把所有能级之间的作用看做二能级之间等效的近似作用。
慢变振幅近似光场频率ν很大，可认为在一个光场周期内的电场为常数。
频率烧孔效应一般气体激光器采用驻波腔，光在腔内来回传播，原子的速度为±v，这样向+z方向传播的光子与速度为v的原子发生共振，使该群原子发生增益饱和；而同样频率的光经反射后沿-z 方向传播，与速度为-v的原子发生共振导致增益饱和。
从而在增益曲线上出现了频率烧孔。
空间烧孔由于受激辐射速率参数R是空间坐标z的周期的周期函数，而此时算的的粒子布居差方程为：，所以在驻波波腹处，光强最强，R最大粒子反转数下降的最多；在驻波波节处，光强为零，粒子数基本上没有变化，于是粒子反转数相对于z的变化曲线将出现周期性的凹陷，称为空间烧孔效应。
拉比振荡布洛赫矢量B绕β轴旋进，在k轴上的ω分量做周期性振荡，即翻转粒子数随时间周期变化。
自感应透明当入射光脉冲面积为π的偶数倍时，光脉冲在共振吸收介质吸收介质中传播其面积值不变，即介质对光脉冲呈现出完全透明的特点。
海森堡绘景、薛定谔绘景以及它们之间的关系海森堡绘景：固定态矢，是基矢运动的描述方式，即算符是运动的，而量子态不相依于时间。
激光半经典理论概述激光是一种高度聚焦的、单色的光束，具有高亮度和相干性。
激光的产生与激光器的构造以及半导体激光器的工作原理密切相关。
本文将介绍激光的半经典理论，包括激光的产生、激光器的构造和半导体激光器的工作原理。
激光的产生激光的产生是基于电磁激发原理的。
当物质受到一定能量的激发时，会发生电子的激发和跃迁。
这种跃迁会产生一些辐射，如果这些辐射与电磁场的频率匹配，就可以被放大形成激光。
激光的产生需要具备三个条件，即：•待激发物质具有上能态和下能态。
•器件具有储存能量的能带结构。
•电磁波与储存能量的电子发生相互作用，使电子在两个能态间跃迁。
激光的产生可以分为四个阶段，即激发、寿命、放大和振荡。
这四个阶段是激光的产生过程中必不可少的环节。
激光器的构造激光器是一种器件，用于放大光波，产生激光束。
激光器的构造包括激光谐振腔、激光介质和激发装置三个部分。
激光谐振腔激光谐振腔由两个和一个或多个镜子构成，其中一个镜子为全反射镜，另一个则为半反射镜。
激光进入谐振腔后，被反射回半反射镜，再通过全反射镜反射回半反射镜，并不断地在两个镜子之间反弹，形成双向调和波。
在波的过程中，光波从激光介质中通过。
激光介质激光介质是激光器的重要组成部分，其功能是在光波的反弹过程中起到放大和锁定的作用。
激光介质是一种具有受激辐射特性的物质，在光波作用下，可释放电子能级之间的能量，进而增强光波的能量。
激发装置激发装置是激光器的能量来源，它为激光介质充能，从而产生一定的电子激发。
激发装置通常包括闪光灯、泵浦光和电容器等部件。
半导体激光器的工作原理半导体激光器是目前应用最广泛的一类激光器。
其工作原理是通过半导体材料在载流子作用下，电子和空穴与激光介质相互作用，产生光辐射放大。
半导体激光器的结构由P型半导体和N型半导体构成，中间是一个P-N结，当通过半导体激光器的时候，载流子被注入到PN结区域，形成少数载流子浓度。
然后少数载流子和激光介质相互作用产生光辐射，并通过谐振腔的反弹过程形成激光束。
