第15章 量子物理 15-11 激光 马文蔚《物理学》 课件PPT.pptVIP

第十五章 量子物理 物理学 第五版 *15-11 激光 一 自发辐射 受激辐射 1 自发辐射 原子在没有外界干预的情况下,电子会由处于激发态的高能级 自动跃迁到低能级 这种跃迁称为自发跃迁. 由自发跃迁而引起的光辐射称为自发辐射. . 发光前 . 。 发光后 自发辐射 自发辐射 2 光吸收 原子吸收外来光子能量 , 并从低能级 跃迁到高能级 , 且 , 这个过程称为光吸收. 吸收后 。 . 吸收前 . 受激吸收 3 受激辐射 由受激辐射得到的放大了的光是相干光,称之为激光. 原子中处于高能级 的电子, 会在外来光子 (其频率恰好满足 ) 的诱发下向低能级 跃迁, 并发出与外来光子一样特征的光子, 这叫受激辐射. . . 。 发光前 发光后 受激辐射的光放 大示意图 受激辐射 二 激光原理 1 粒子数正常分布和粒子数布居反转分布 已知 表明 ，处于低能级的电子数大于高能级的电子数， 这种分布叫做粒子数的正常分布. 叫做粒子数布居反转 , 简称粒子数反转或称布居反转. 粒子数的正常分布 . . . . . 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 粒子数反转分布 . . . . . . . . . . . . . . . 。 。 。 。 。 粒子数正常分布和粒子数布居反转分布 美国物理学家梅曼于1960年9月制成第一台红宝石固体激光器. 红宝石中铬离子能级示意图 . 。 。 基态 亚稳态 激发态 . 2 光学谐振腔 激光的形成 光在粒子数反转的工作物质中往返传播,使谐振腔内的光子数不断增加,从而获得很强的光, 这种现象叫做光振荡. 加强光须满足驻波条件 . . . . . . . . . . 激光光束 全反射镜 光学谐振腔示意图 部分透光反射镜 光学谐振腔 三 激光器 1 氦氖气体激光器 氦和氖的原子能级示意图 基态 亚稳态 氦 氖 632.8nm 1 2 3 氦氖激光器 全反射镜 部分反射镜 A K