光电子学 (第一章2)

光电子学第一章光与物质相互作用基础第二讲

湖南大学物理与微电子科学学院，王玲玲2016年03月物理与微电子科学学院SchoolofPhysicsandMicroelectronicsScience第一讲要点回顾麦克斯韦方程导出波动方程；世界上最伟大十个公式；为什么光波是电磁波？光与物质相互作用基础1§1-6谱线形状和宽度§1-5自发辐射、受激吸收和受激辐射§1-4黑体辐射

§1-2物质的微观结构与能量状态§1-7均匀加宽和非均匀加宽

§1-8辐射的经典理论§1-1光的波动理论与光子学说§1-3热辐射的一般概念第二讲要点黑体辐射实验规律及描述式

描述热辐射物理量

自发辐射受激辐射受激吸收意义

13

2

定义：物体T>0K产生辐射，热辐射、T辐射。§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论热辐射：物体以EM波发射能量，物体辐射源，物体接受辐射的EM电磁波。

物质对EM波发射和吸收——热辐射理论。辐射包括：EM波，能量分布与T相关。一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

EM辐射通过区域任时刻辐射能，单位体积辐射能：§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度

Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()单位：J·m-3一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量辐射源单位t通过某面积辐射能：§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.

辐射能量密度we

2.

辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()单位W或J·s-1，辐射能流单位e总辐射通量、辐射功率。

一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量物体表面单位面积辐射通量，发射本领、辐射通量密度，§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()A面积,单位W·m-2

一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量辐射源某方向单位立体角辐射通量，R

A=–(A/R2)立体角，A与R某面元面积，R点源至某面元距离，有方向§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()各向同性点辐射源，Ie=e/4，单位W·sr-1

一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量面辐射源某方向单位投影表面单位立体角辐射通量：

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论面元法线与辐射向夹角1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()Le方向性。辐射源，Le()与无关，朗伯源，余弦辐射体

朗伯源辐射强度I()=I0cos0

Le()=L0，L0

=0亮度，

单位W·m-2·sr-1（球面度）

一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量单位受光面积接收辐射通量：

上六个量未涉及辐射频谱；A受光面积，单位W·m-2

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()辐射场不同EM波组成，辐射场特性，与单一有关物理量。

一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量EM波辐射通过区域单位体积~+d辐射能，与辐射能量密度关系：§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量物体表面发~+d辐射通量与辐射通量关系：物体表面发~+d辐射出射度§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()与辐射出射度关系：一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量辐射源，发~+d辐射强度。与辐射强度关系：面辐射源，发~+d辐射亮度；

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.辐射能量密度we

2.辐射通量e

3.辐射出射度Me

4.辐射强度Ie

5.辐射亮度Le

6.辐射照度Ee

10.单色辐射强度Ie()11.单色辐射亮度Le()

三、光度量四、基尔霍夫定律7.单色辐射能量密度we()8.单色辐射通量e()

9.单色辐射出射度Me()与辐射亮度关系：可微分定义。一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念

§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律人眼视觉细胞光探测装置，不同辐射不同响应，同辐射通亮照眼睛，不同亮暗觉。反映视觉亮暗特性——光度量体系。光辐射度量（下标e）

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律光度量v，Qv，v，Mv，Ev，Iv，Lv

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律两度量转换，描述辐射度量与光度量关系：

同测光与辐射通量比，K()：单位lm/W

v--光度量e--光辐射量1.光谱光视效能2.光谱光视效率§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律3.光视效能某光谱光视效能与最大光谱光视效能Km比，V()：

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.光谱光视效能2.光谱光视效率一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律3.光视效能Km555nm光谱光视效能，

Km=683lm·W-1

V()视见函数，<或=1；眼睛生理特点，响应白天和夜晚有别；眼睛:白天响应峰550nm(1)；

夜间响应偏短，峰500nm(2)

夜晚白天V()=1(=550nm)V()=0.323(=500nm)§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.光谱光视效能2.光谱光视效率一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律3.光视效能光谱光视效率：明和暗视觉响应曲线。

辐射体发光通量与辐射通量比：

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.光谱光视效能2.光谱光视效率一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律3.光视效能吸收与总入射能比——光谱吸收比（吸收系数），(,T)

反射与总入射能比——反射比（反射系数），(,T)

(,T)+(,T)=1

(1-3-15)德国物理学家

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律物体发射EM波：

对外EM波：可吸收，反射和透射；

对不透明物体：只吸收和反射。T,~+d辐射：单色吸收比和单色反射比随物体或表面不同。

基尔霍夫1860发现，物体辐射出射度与光谱吸收比关系。研究普适恒量对了解辐射有意义，研究绝对黑体辐射律解决。§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、热辐射现象二、描述辐射场的物理量三、光度量四、基尔霍夫定律单色辐射出射度Me(,T)大，吸收系数(,T)大，

比Me(,T)/(,T)与物体性质无关，T，定。

如：多物体互作用热平衡，任Me(,T)/(,T)不变：光与物质相互作用基础1§1-6谱线形状和宽度§1-5自发辐射、受激吸收和受激辐射§1-3热辐射的一般概念§1-2物质的微观结构与能量状态

§1-7均匀加宽和非均匀加宽

§1-8辐射的经典理论§1-1光的波动理论与光子学说§1-4黑体辐射一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律绝对黑体——任T把照其上任辐射全吸收（(,T)=1）物体；理想模型。开小孔腔热辐射，腔辐射黑体特征，腔把进入辐射能全吸收，(,T)=1（光波导原理）§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式腔壁加热，恒温，小孔射出辐射相当从面积=小孔孔面，T绝对黑体表面射出T；

记辐射单色辐出度，得绝对黑体单色辐出度按分布曲线；Me,B(,T)1.斯忒藩—波耳兹曼定律2.维恩位移定律§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式3.绝对黑体辐射出射度分布曲线峰值定律每曲线同T，单辐度按分布，

热力学理论得实验定律：黑体辐出度Me,B(,T)与T4成正比，

斯忒藩常数，

波尔兹曼1844-1906奥地利物理学家斯忒藩1835-1893奥地利物理学家§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.斯忒藩—波耳兹曼定律2.维恩位移定律一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式3.绝对黑体辐射出射度分布曲线峰值定律斯忒藩——波耳兹曼定律每曲线有Me,B(,T)最大值，m，与T关系：

维恩1864-1928德国物理学家热辐射律—维恩位移定律和建立黑体辐射维恩式，1911诺贝尔物理学奖

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.斯忒藩—波耳兹曼定律2.维恩位移定律一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式3.绝对黑体辐射出射度分布曲线峰值定律T，m小，辐射能高移，不同T

m

b维恩常数，§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.斯忒藩—波耳兹曼定律2.维恩位移定律一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式3.绝对黑体辐射出射度分布曲线峰值定律光谱辐射亮度L-，维恩位移定律（原M-）

①绝对黑体总辐出度与T关系（曲线面积）斯忒藩—波耳兹曼定律维恩位移定律绝对黑体辐出度分布曲线峰定律§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.斯忒藩—波耳兹曼定律2.维恩位移定律一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式3.绝对黑体辐射出射度分布曲线峰值定律绝对黑体辐出度峰Me,B(m,T)与T5成正比，

三定律：②

峰与T关系③

峰对应辐出度峰与T关系

不由热力学得出，气体分子辐射

只与速度有关

黑体辐射实验曲线求表达式，物理学家得：

1.维恩公式2.瑞利—金斯公式得维恩公式：§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式维恩热力学证明黑体辐射谱：,常数，与实验比：

高频符合好，低频偏离。不能反映辐射律；

含振子动能和势能，经典统计：辐射w按分布实验（实）和瑞利—金斯式算曲线（虚）

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论1.维恩公式2.瑞利—金斯公式一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式金斯1877-1946英国物理学家瑞利1842-1919英国物理学家

瑞利按EM理论，黑体Me,B(,T)与腔EM场能密度w(,T)关系：w(,T)与带电振子能量关系：瑞利--金斯式曲线与实验比：长波符合好，短波有误，能量随变短趋无穷谬论。

(1-4-6)不能反映辐射律。

著名紫外灾难经典物理无法解释黑体辐射律，1900普朗克设：辐射能不连续，能量子假设。

黑体辐射单色辐出度：长波：普朗克变瑞利-金斯公式：普朗克式反映黑体辐射律。三公式关系：k=1.381×10-23J/K

h=6.626×10-34J·s

黑体辐射能密度：短波：

普朗克变维恩式；Me,B(,T)与w(,T)关系§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、空腔热辐射二、黑体辐射的实验规律三、维恩公式和瑞利—金斯公式四、普朗克公式光与物质相互作用基础1§1-6谱线形状和宽度§1-4黑体辐射§1-3热辐射的一般概念§1-2物质的微观结构与能量状态

§1-7均匀加宽和非均匀加宽

§1-8辐射的经典理论§1-1光的波动理论与光子学说§1-5自发辐射、受激吸收和受激辐射概念（注概念及区别）：

物质原子，分子和离子微观粒子组成，每粒子一定能态。

由量子力学，粒子占分立能级。

热平衡：粒子低能态；受激励：粒子高能态。

一能态变另能态跃迁。a,不吸收和发射光子——无辐射跃迁；碰，热量传递状态变；不属光电子学内容；

b,物质与光互作用——辐射跃迁，原子能级变，吸收和发射光实现。

三种：

自发辐射受激吸收受激辐射一、自发辐射二、受激吸收§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别发能h光子

A21—爱因斯坦自发辐射系数，

E2粒子单位t自发跃迁几率。

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别原子高E2停短t自发向低E1跃迁(a)。

自发跃迁几率A21：单位t，E2能级n2粒子中自发跃迁粒子与n2比

E2能级下E1，dt，高E2自发辐射跃迁到低E1粒子dn21,A21：

得E2粒子数随t，负符合跃迁几率选择定则两能级间A21为107-108/s红宝石晶体产生激光Cr离子上下能级A21仅102/s

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别自发跃迁A21原子性质定，外界激励无关，E2只向E1跃迁，

自发跃迁高能级原子指数衰减。

每粒子跃迁发h光子，辐射功率：

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别自发辐射，某刻粒子数：

，t=0辐射功率；

自发辐射强度外界激励停，指数律衰减。

自发辐射发荧光（普通光）区别激光。

荧光:香灯发光，范围都可，萤火虫夜晚发光亮；

古瓷画面，日久空气流动磨损及气温影响，釉面分子散失，成玉似脂光泽，“莹光”或“酥光”

矿石白天吸光，自身散发光莹光（夜明珠）；

荧光与激光区别§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别激光:单色强，特，受激发射光扩大。表制造激光过程单色辐射w()照射，单位体积E1跃到E2粒子：外辐射场含=(E2-E1)/h电磁波，低E1粒子受光子激发，跃迁到高E2—受激吸收(b)

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别爱因斯坦受激吸收系数B12E2E1如：

，仿自发辐射：§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别W12意义：单位t单色辐射w()光照，受激吸收E1跃到E2粒子与E1总粒子比；

理解：每处E1粒子w()光照单位t受激吸收几率。受激吸收与原子性质、外辐射场有关（A21原子性质定，外激励无关）

爱因斯坦量子理论，辐射场照物质粒子高能级E2，受激辐射。

外来，入射光激发，E2粒子回E1，放h光子(c)，光子，振动方向，相位与外来光子一致—激光奠定理论。

外辐射场作用物质，与受激吸收反。§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别E2E1仿受激吸收：W21：单位t单色辐射w()光照，受激辐射高E2跃E1粒子与E2总粒子比，E2粒子单位t受激发射几率。

§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别B21爱因斯坦受激辐射系数，腔内粒子满足波尔兹曼分布律：T空腔，辐射场与物质平衡，三种辐射存在；§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A21，B12

和B21

的关系五、受激辐射与自发辐射的区别腔内辐射场热平衡黑体辐射普朗克式，g1,g2是E1,E2微观量子态数——能级简并度，热平衡E1，E2粒子不断变，n2(n1)不变：

或：(1-5-8)和(1-5-10):辐射场单色辐射能量密度§1-1光波动理论与光子学说§1-2物质微观结构与能量状态§1-3热辐射一般概念§1-4黑体辐射

§1-5自发辐射,受激吸收和受激辐射

§1-6谱线形状和宽度§1-7均匀加宽和非均匀加宽§1-8辐射的经典理论一、自发辐射二、受激吸收三、受激辐射四、A