19 -11激光 第十九章量子物理 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E,自动跃迁到低能级E,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. E2-E1 V= h E2 自发辐射 M-hv E E 发光前 发光后
19 – 11 激 光 第十九章 量子物理 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. E2 E1 h E2 − E1 = . E1 E2 发光前 . 。 E2 E1 h 发光后 自 发 辐 射
19-11激光 第十九章量子物理 2光吸收 原子吸收外来光子能量y,并从低能级E,跃迁 到高能级E2,且E,-E,=hv,这个过程称为光吸收。 E2 E2 w-hv Ey 吸收前 吸收后 受激吸收
19 – 11 激 光 第十九章 量子物理 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. E2 E1 E − E = h 2 1 h 吸收后 。 . E2 E1 h 吸收前 . E1 E2 受激吸收
19-11激光 第十九章量子物理 3 受激辐射 原子中处于高能级E,的电子，会在外来光子（其频率 恰好满足hV=E2-E1)的诱发下向低能级E,跃迁，并发 出与外来光子一样特征的光子，这叫受激辐射. 由受激辐射得到的放大了的光是相干光，称之为激光. e E E2 W M-hv M-hv M iM-hv AA E E A 受激辐射的光 发光前 发光后 放大示意图
19 – 11 激 光 第十九章 量子物理 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. E2 E1 E2 E1 h = − . E1 E2 . E2 。 E1 发光前 发光后 h h h 受激辐射的光 放大示意图
19-11激光 第十九章量子物理 二激光原理 1粒子数正常分布和粒子数布居反转分布 N,=Ce-E,/kr N1→EN2→E2 N/N,=e-(E-E)ikT 已知E2>E1 N,>N,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.N)>N1叫 做粒子数布居反转，简称粒子数反转或称布居反转， E2soN E2>E E2>E Eo8oo-N E 粒子数的正常分布 粒子数反转分布
19 – 11 激 光 第十九章 量子物理 二 激光原理 1 粒子数正常分布和粒子数布居反转分布 E kT i N C i / e − = N1 → E1 N2 → E2 E E kT N N ( )/ 1 2 1 2 / e − − = 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. N2 N1 N1 N2 已知 E2 E1 粒子数的正常分布 E1 E2 .... . 。。。。。。。。。。。。。 N1 N2 E2 E1 粒子数反转分布 E2 E1 ............... 。。。。。 N2 N1 E2 E1
19-11激光 第十九章量子物理 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. 从外界输入能量（如光照，放电等），把低能级 上的原子激发到高能级上去，这个过程叫做激励（也 叫泵浦). 激发态 E3 亚稳态 E2 M- E 基态 红宝石中铬离子能级示意图
19 – 11 激 光 第十九章 量子物理 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. 从外界输入能量（如光照,放电等） , 把低能级 上的原子激发到高能级上去, 这个过程叫做激励（也 叫泵浦）. 红宝石中铬离子能级示意图 . E1 E2 . 。 。 基态 亚稳态 激发态 E3