1.4 激光产生的必要条件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.黑体辐射,当黑体处于某一温度的热平衡吸收和发射的电磁辐射能量相等，此时黑体与辐射场之间处于能量平衡状态，空腔内存在完全确定的辐射场。这种辐射场称为黑体辐射。,一、黑体辐射的普朗克公式,1.黑体,能够完全吸收入射到其表面的任何波长的电磁辐射的物体称为绝对黑体，简称黑体,第四节 激光产生的必要条件,空腔辐射体,1,单色能量密度,定义：在单位体积内，频率处于,附近的单位频率间隔中的电磁辐射能量,量纲：J,m,-3,s,3.黑体辐射的普朗克公式,2,二、二能级系统的三种跃迁,1.自发跃迁,定义,处于,高能级的原子,在,没有任何外界作用,的情况下，,自发地向低能级跃迁,，并发射光子的过程称为,自发辐射跃迁,，发出的光辐射称为,自发辐射,。,3,自发辐射跃迁几率,自发辐射跃迁几率,自发辐射的特点,A,21,只与原子本身性质有关,自发辐射光不相干,4,2.受激吸收,定义,处于,低能级,E,1,的原子,在频率为,的辐射场作用,下，吸收一个能量为,h,的光子并,向,E,2,能级跃迁,的过程称为,受激吸收跃迁,。,受激吸收跃迁几率,其中，,B,12,受激吸收跃迁爱因斯坦系数,5,受激吸收跃迁的特点,W,12,与辐射场频率有关,W,12,与,B,12,有关,W,12,与,有关,受激吸收跃迁几率,6,3.受激辐射,定义,处于,能级,E,2,的原子,在频率为,的辐射场作用,下，,向,E,1,能级跃迁,并发射与外来光子能量相同的光子的过程称为,受激辐射跃迁,。,受激辐射跃迁几率,其中，,B,21,受激辐射跃迁爱因斯坦系数,7,受激辐射跃迁的特点,是在外界辐射场控制下的发光过程，受激辐射光子与入射光子属于同一光子态；受激辐射场与入射辐射场属于同一模式。,在同一入射场的作用下，大量原子产生的受激辐射光属于同一光波模，是相干光。,受激辐射跃迁几率,8,三、,A,21,、,B,12,、,B,21,的关系,9,讨论,向一个状态内的自发辐射几率,由一个光子造成的受激辐射几率,受激吸收几率,受激辐射几率,10,1.光放大概念的产生,四、激光产生的必要条件,当黑体达到热平衡时,11,光的受激辐射放大,谐振腔选模,激光器,12,2.实现光放大的条件,在热平衡状态下，物质以吸收光子为主，光通过物质被衰减,13,粒子数反转,泵浦：把原子从低能级激励到高能级以使在某两个能级之间实现粒子数反转分布的过程。,产生激光的必要条件：工作物质处于粒子数反转分布状态,激活物质（增益介质）：处于粒子数反转状态的物质。,为反转粒子数密度,14,