二受激辐射

大学物理学专业《大学物理（二）》期末考试试卷附答案姓名：______ 班级：______ 学号：______考试须知：1、考试时间：120分钟，本卷满分为100分。

2、请首先按要求在试卷的指定位置填写您的姓名、班级、学号。

一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、一质点作半径为0.1m的圆周运动，其运动方程为：（SI），则其切向加速度为＝_____________。

2、一平行板空气电容器的两极板都是半径为R的圆形导体片，在充电时，板间电场强度的变化率为dE/dt．若略去边缘效应，则两板间的位移电流为__________________。

3、长为、质量为的均质杆可绕通过杆一端的水平光滑固定轴转动，转动惯量为，开始时杆竖直下垂，如图所示。

现有一质量为的子弹以水平速度射入杆上点，并嵌在杆中. ，则子弹射入后瞬间杆的角速度___________。

4、两列简谐波发生干涉的条件是_______________，_______________，_______________。

5、一弹簧振子系统具有1.OJ的振动能量，0.10m的振幅和1.0m／s的最大速率，则弹簧的倔强系数为_______，振子的振动频率为_______。

6、动方程当t=常数时的物理意义是_____________________。

7、花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动，开始时两臂伸开，转动惯量为，角速度为；然后将两手臂合拢，使其转动惯量变为，则转动角速度变为_______。

8、在主量子数n=2，自旋磁量子数的量子态中，能够填充的最大电子数是______________。

9、一长直导线旁有一长为，宽为的矩形线圈，线圈与导线共面，如图所示. 长直导线通有稳恒电流，则距长直导线为处的点的磁感应强度为___________；线圈与导线的互感系数为___________。

10、一个中空的螺绕环上每厘米绕有20匝导线，当通以电流I=3A时，环中磁场能量密度w =_____________ ．()二、名词解释（共6小题，每题2分，共12分）1、能量子：2、受激辐射：3、黑体辐射：4、布郎运动：5、熵增加原理：6、瞬时加速度：三、选择题（共10小题，每题2分，共20分）1、气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程（）。

量子物理学中的量子自发辐射与受激辐射量子自发辐射和受激辐射是量子物理学中重要的现象，它们在原子和分子的能级跃迁过程中起着关键作用。

本文将探讨这两种辐射现象的基本原理、特性和应用。

量子自发辐射是指原子或分子在外界干扰下，自发地从一个能级跃迁到另一个能级，并辐射出一个光子的过程。

这种辐射是随机的，其发生概率与能级之间的跃迁概率有关。

根据爱因斯坦的关系式，量子自发辐射的速率与能级之间的跃迁概率成正比。

量子自发辐射在自然界中广泛存在，例如，太阳的辐射就是由大量原子和分子的量子自发辐射所产生的。

受激辐射是指原子或分子在外界干扰下，从一个能级跃迁到另一个能级，并且受到一个已经存在的光子的刺激，辐射出与刺激光子相同频率、相同相位和相同方向的光子。

这种辐射是非随机的，其发生概率与刺激光子的强度和频率有关。

受激辐射的速率与刺激光子的强度成正比，与能级之间的跃迁概率成正比。

受激辐射是激光的基本原理之一，激光的产生就是通过受激辐射的过程。

量子自发辐射和受激辐射在原子和分子的能级跃迁过程中有着重要的应用。

在光谱学中，通过研究物质在不同能级之间跃迁时所产生的辐射，可以获得物质的结构和性质信息。

量子自发辐射的频率和强度可以用于确定物质的能级结构和能级之间的跃迁概率。

受激辐射的频率和强度可以用于激光技术，激光在医疗、通信、材料加工等领域有着广泛的应用。

在量子自发辐射和受激辐射的研究中，量子力学的理论框架被广泛应用。

量子力学描述了微观粒子的波粒二象性和量子态的演化规律。

量子自发辐射和受激辐射的发生过程可以通过量子力学的波函数演化来描述。

量子力学的波函数演化方程，如薛定谔方程和密度矩阵方程，可以用于计算量子自发辐射和受激辐射的速率和概率。

除了在理论研究中的应用，量子自发辐射和受激辐射也在实验室中得到了广泛的研究。

通过实验可以测量和控制量子自发辐射和受激辐射的频率、强度和相位。

例如，通过调节外界条件和材料的性质，可以控制量子自发辐射和受激辐射的速率和频率。

受激辐射的特点以及激光的发生原理一、引言激光（Laser）是一种高度相干、单色性好、方向性强的光束。

它的发明和应用已经改变了人类的生活和技术水平。

激光是通过受激辐射产生的，下面我们将从受激辐射的特点以及激光的发生原理两个方面来详细讲解。

二、受激辐射的特点1. 概念受激辐射是指在一个已经存在的电磁场中，当有一个原子或分子处于基态时，由于外界电磁波作用下，使得该原子或分子跃迁到更高能级，并且在跃迁过程中放出一个与外界电磁波频率相同、相位相同、方向相同的电磁波。

2. 特点（1）相干性：由于受激辐射和外界电磁波具有相同频率、相位和方向，因此它们之间存在着非常好的相干关系。

（2）单色性：由于只有当外界电磁波频率与原子或分子跃迁能级之间的能量差等于放出光子能量时，才会产生受激辐射，因此产生的光波具有非常狭窄的频带宽度，即单色性好。

（3）方向性：由于受激辐射和外界电磁波在同一方向上传播，因此它们之间存在着非常好的方向性。

三、激光的发生原理1. 概念激光是利用受激辐射产生的一种光源。

它是由放大器、反射镜和能量源等组成的。

2. 发生原理（1）能量源：能量源可以是闪光灯、氙灯或者氩离子激光器等。

在这些能量源中，电子被激发到高能级，当电子回到基态时会放出一个光子。

（2）放大器：放大器是由有机染料或固体晶体等材料制成。

在放大器中，外界电磁波作用下，使得染料分子或晶体中的电子跃迁到更高能级，并且在跃迁过程中放出一个与外界电磁波频率相同、相位相同、方向相同的电磁波。

这个过程就是受激辐射。

（3）反射镜：反射镜是由高反射率的材料制成。

它们被放置在激光器的两端，使得激光在来回穿过放大器时不断地被反射，从而形成了一个光学腔。

（4）激光输出：当电子跃迁回到基态时，产生的光子会与其他已经存在的光子相互作用，从而放大了原来的光子。

这个过程就是受激辐射。

最终，在一个反射镜上形成了一束非常强大、相干性好、单色性好、方向性好的激光束。

四、总结受激辐射是产生激光的关键技术之一。

自发辐射发光受激辐射发光自发辐射发光和受激辐射发光是物理学中的两个重要概念，它们在光学领域具有广泛的应用。

本文将从基本原理、特点和应用等方面进行阐述。

一、自发辐射发光自发辐射发光是指物质在受到外界激发或能量输入的情况下，在无外界干扰和外力作用下自发地发出光线的现象。

这是一种自然的光发射过程，常见的例子有夜光材料、荧光材料和磷光材料等。

自发辐射发光的过程中，物质吸收外界能量后，电子受激跃迁到高能级，随后从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子，从而发出可见光。

自发辐射发光的特点是光的发射是随机的，其发光强度与外界激发能量无关。

此外，自发辐射发光的发射频率与物质本身的结构和能级分布有关。

二、受激辐射发光受激辐射发光是指物质在受到外界刺激或能量输入后，通过吸收外界光子的能量并传递给原本处于低能级的电子，使其跃迁到高能级，然后再从高能级跃迁到低能级时发出与外界光子同样频率和相位的光子。

这种发光现象是受激发射的结果，其过程可以用爱因斯坦的受激辐射理论来解释。

受激辐射发光的特点是光的发射是有序的，其发射光子与外界激发光子具有相同的频率和相位。

与自发辐射发光相比，受激辐射发光需要外界的激发光子来提供能量，因此其发光强度与外界激发能量密切相关。

三、自发辐射发光和受激辐射发光的应用1. 光谱分析：自发辐射发光和受激辐射发光在光谱分析中有广泛的应用。

通过对物质发射光的光谱分析，可以确定物质的成分和结构。

2. 激光技术：激光是受激辐射发光的一种应用。

激光具有高聚束性、单色性和相干性等特点，因此在医学、通信、材料加工等领域有着重要的应用。

3. 荧光材料：荧光材料是一种能够吸收外界能量并发出荧光的材料。

荧光材料广泛应用于荧光显示器、荧光灯和荧光标记等领域。

4. 夜光材料：夜光材料是一种能够吸收外界光能并在黑暗环境中发出磷光的材料。

夜光材料被广泛应用于夜光表、夜光贴纸和夜光钟表等产品中。

总结：自发辐射发光和受激辐射发光是光学领域中重要的概念。

物体发光的原理一、引言光是人类日常生活中不可或缺的一部分，我们常见的太阳、灯泡、手机屏幕等都是通过物体发光而产生的。

那么，物体为什么会发光呢？本文将为大家详细解析物体发光的原理。

二、物体发光的基本概念物体发光，是指物体在一定条件下，能够自身发出光线的现象。

光线是由光子组成的，光子是一种电磁波粒子，具有能量和动量。

物体发光的现象是由物体内部的原子或分子发生能量跃迁而产生的。

三、物体发光的三种基本方式物体发光的方式可以分为三种：自发辐射、受激辐射和热辐射。

1. 自发辐射自发辐射是指物体在没有外界影响的情况下，由内部的原子或分子自发地发出光线。

这种发光过程是随机的，不受外界条件的影响。

例如，太阳、电灯泡等都是通过自发辐射产生的光线。

2. 受激辐射受激辐射是指物体在受到外界光的激发下，由内部的原子或分子发出光线。

在受激辐射中，外界光的能量被吸收后，原子或分子的能级跃迁被激发，从而发出与吸收的光具有相同性质的光。

常见的激光就是通过受激辐射产生的。

3. 热辐射热辐射是指物体在温度高于绝对零度时，由于内部原子或分子的热运动而发出的光线。

热辐射的光谱特征与物体的温度有关，温度越高，发出的光谱越宽，波长越短。

例如，红外灯、火焰等都是通过热辐射产生的光线。

四、物体发光的能级跃迁物体发光的原理涉及到原子或分子的能级跃迁。

原子或分子在低能级时处于稳定状态，当受到外界能量激发时，会跃迁到高能级，这个过程需要吸收能量，称为激发过程。

当原子或分子从高能级跃迁回低能级时，会释放出多余的能量，这个过程伴随着光的发射，称为辐射过程。

五、物体发光的条件物体发光需要满足以下两个基本条件：1. 物体必须具有能级结构只有具有能级结构的物体，才能够发生能级跃迁，从而产生发光现象。

例如，原子、分子等都具有能级结构。

2. 物体必须有足够的能量激发原子或分子物体需要通过吸收外界能量来激发内部的原子或分子，使其跃迁到高能级。

只有在能级跃迁过程中，才能发生发光现象。