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21.2 激光 激光是基于受激辐射放大原理产生的一种相干光辐射。 粒子发射与吸收光的过程总与粒子在能级间的跃迁联系 E −E 2 1 ν h 光与粒子系统的相互作用有三个过程： 受激吸收、自发辐射、受激辐射 2009-12-27 DUT 常葆荣 1 一、光与原子相互作用 1、受激吸收 N E 2 处于低能级E 的粒子，在 2 1 频率为ν=(E -E )/h , 光强 hν 2 1 为I 的入射光照射下，吸收 N 一个光子跃迁到高能级 E 1 E ，此过程称为受激吸收。 1 2 单位时间跃 ⎛ dN 12 ⎞ k N IB 迁的原子数 ⎜⎝ d t ⎟⎠吸收 1 12 N ：E 能级的粒子数；B ：受激吸收系数。 1 1 12 2009-12-27 DUT 常葆荣 2 2、自发辐射 N E 2 处于高能级的粒子，在没有 2 E 2 −E 1 外界影响下，自发的向低能 hν ν h 级跃迁，并发射一个光子， 此过程称为 自发辐射。 N1 E 1 特点：发生辐射的各粒子互不相关，它们发出的光波 列的频率、相位、偏振态、传播方向之间都没有联 系——非相干光。 N N ：高能级粒子数； d 单位时间跃 ⎛ ⎞ 2 ⎜ 21 ⎟ A N 迁的原子数 dt 21 2 A21 ：自发辐射系数。 ⎝ ⎠自发 粒子处于激发态的平均寿命为10-8s 。 但是有些激发态的平均寿命可达到10-3s （或更长）——亚稳态。 2009-12-27 DUT