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文档简介
1、2.7、原子的激发与发射 激光原理如果能级简并（几个状态具有相同的能量），则： 其中 等于简并在一起的状态数。一、原子碰撞的类型弹性碰撞：碰撞时，两个粒子之间只有平移能量的交换。第一类非弹性碰撞：碰撞时，如果一部分的平移能量转移到粒子的内部能量。第二类非弹性碰撞：碰撞时，原子或分子内部能量降低，放出的能量转变为粒子的平移能量。二、原子在各能态的分布大量的原子处于不同的能量和状态，其各个状态下的原子数 取决于状态的能量 和温度T：三、自发辐射原子从状态2自发跃迁到能量较低的状态1：其中A21表示从状态2跃迁到状态1的自发辐射几率。dN21也就是状态2数量的减少寿命：原子停留在状态2的时间平均寿命
2、：平均寿命越长，表示状态越稳定，不容易发生跃迁。其中N20表示t0时的原子数四、受激发射与吸收当原子在电磁辐射场中，原子和辐射场发生相互作用，如果辐射场的频率 满足 时，有些原子就会吸收能量由状态1跃迁到状态2（场致激发或光致激发），另一些原子由于受到场的激发由状态2跃迁到状态1（受激发射）。同时，从状态1跃迁到状态2的原子数为： ，其中B12为吸收系数。除此之外，还可能发生自发辐射。在辐射场的作用下，原子放出能量从状态2跃迁到状态1的原子数为： ，其中B21为发射系数， 为辐射密度。因此原子在辐射场作用下的发射与吸收是1917年爱恩斯坦提出的，他成功地从这些考虑出发推导出普朗克的黑体辐射公式
3、。黑体辐射：在一个空腔的壁上开一个小孔，从小孔放出的辐射接近黑体辐射，空腔内各个状态的原子数保持平衡。可以得到：温度T很大时，瑞利-金斯公式 与实验符合很好与瑞利-金斯公式比较：温度T很大将 展开将这些关系代入 可以得到普朗克黑体辐射公式：普朗克黑体辐射公式五、激光原理原子能级的分布规律：如果g1=g2,E1N2，在一般辐射作用下，原子由低能级向高能级跃迁的数目多于高能级向低能级跃迁的数目，即吸收大于辐射。如果在E1和E2之间，要使得辐射大于吸收，必须使N2和N1的大小反转（粒子数反转），使得原子从高能级向低能级跃迁的数目多于低能级向高能级跃迁的数目，从而成为一个强的辐射源。设有一工作物质有三个能级如果用频率 的强辐射照射在粒子上，使一部分在E1能级的粒子跃迁到E3能级，让两能级粒子数几乎相等。三能级方法激发(1)如果E2比较靠近E3，E2和E3能级之间可能实现粒子数反转这时用 的辐射触发这两能级间的跃迁，产生受激发射，就会发出强激光。
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