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会计学 1 光学教程第四姚启钧著讲义 2 主 要 内 容 8. 1 原子发光的机理 8. 2 光与原子相互作用 8. 3 粒子数反转 8. 4 光振荡 8. 5 激光的单色性 8. 6 激光的相干性 第1页/共52页 3 8. 7 激光器的种类 8. 8 非线性光学 8. 9 全息照相 8.10 光盘存储技术 8.11 傅立叶光学的几个基本概念 8.12 阿贝成像原理 8.13 阿贝-波特实验和空间滤波 第2页/共52页 4 8.1 原子发光的机理 一、玻尔的氢原子模型 二、能级图 三、原子发光的机理 第3页/共52页 5 一、玻尔的氢原子模型 19世纪末的三大发现: 伦琴:1895年——X射线——1901年获诺贝尔奖; 贝克勒尔:1896年——放射性——1903年获诺贝尔奖; G.P.汤姆孙:1897年——电子——1906年获诺贝尔奖. 汤姆孙 → 卢瑟福 → 玻尔 → 海森伯 西瓜模型 行星模型 壳层模型 不确定关系 1897年 1911年 1913年 1927年 (1906年 1908化学奖 1922年 1932年) (1856~1940 1871~1937 1885~1962 1901~1976) 0 -15 -29 -45 第4页/共52页 6 英《物理世界》千年特刊评出的10名最杰出物理学家: ⒈ 爱因斯坦(美籍德国人、1921) ⒉ 牛顿﹙英国人﹚ ⒊ 麦克斯韦﹙英国人﹚ ⒋ 玻尔﹙丹麦人、1922﹚ ⒌ 海森伯(德国人、1932) ⒍ 伽利略﹙意大利人﹚ ⒎ 费曼﹙美国人、1965﹚ ⒏ 狄拉克﹙法国人、1933﹚ 薛定谔﹙奥地利人、1933﹚ ⒑ 卢瑟福﹙英籍新西兰人﹚ 诺贝尔奖是1901.12.10.诺贝尔逝世5周年纪念日时颁发第一届.(详见:光学网→名师之窗→物理学家) 第5页/共52页 7 部分著名的物理学家: 第6页/共52页 8 一、玻尔的氢原子模型 玻尔理论的基本假设. 电子的角动量 , n=1,2,3,…主量子数. 电子的轨道半径: , 第7页/共52页 9 h = 6.626176×10-34 J·s, e = 1.60219×10-19 C, m = 9.10956×10-31 kg, 0 = 8.85419×10-12 F/m 第一轨道半径: a1 ≈ 0.053 nm 电子的轨道速度: 第8页/共52页 10 二、能级图 负号表示要把电子从原子中移开必须对电子作功. 能级图:用一条条水平线的高低来代表能量的大小的图形. 第9页/共52页 11 三、原子发光的机理 玻尔又假设:当电子在某一个固定的允许轨道上运动时,并不发射光子。当电子从一个能量较大的状态跃迁到一个能量较小的状态时,电子的总能量发生变化.这部分能量的改变值就以光子的形式辐射出来。反之,当电子从一个能量较小的状态跃迁到一个能量较大的状态时,它吸收光子。 第10页/共52页 12 吸收: , 发射: , E1为基态, 能量最低, 其它态为激发态。 第11页/共52页 13 8.2 光与原子相互作用 一、吸收 二、自发辐射 三、受激辐射 四、三个系数的关系 第12页/共52页 14 一、吸 收 只有当光子的能量正好等于原子的能级间隔E2 -E1 时,这样的光子才能被吸收。 其中B12 称为受激吸收爱因斯坦系数, 称为吸收速率。 第13页/共52页 15 二、自发辐射 自发地从激发态返回较低能态而放出光子的过程—自发辐射过程。 n21 = n2 A21 其中A21 称为自发辐射爱因斯坦系数。 原子在能级E2 上的平均寿命为 。 特点:这种过程与外界作用无关,除激光器光源外,普通光源的发光都是自发辐射。 第14页/共52页 16 三、受激辐射 处于激发态的原子
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