第15章量子物理15-11激光(394KB).pptVIP

*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 * 2 红宝石激光器 晶体,它发出的激光是脉冲激光，波长为694.3nm. 红宝石激光器的工作物质是棒状红宝石 。 。 全反射镜 半透射镜 红宝石棒 。 脉冲灯 红宝石激光示意图 。 * 激光器发展的主要方面 （1）扩展了激光的波长范围. （2）激光的功率大大提高. （3）激光器已能实现小型化. * 四 激光器的特性和应用 1 方向性好 利用激光准直仪可使长为2.5km的隧道掘进偏差不超过16nm. 2 单色性好 激光的 单色性比普通光高 倍. * 3 能量集中 4 相干性好 普通光源的发光过程是自发辐射,发出的不是相干光 , 激光的发光过程是受激辐射, 它发出的光是相干光. *15-11 激光