原子物理學(xué):第5章 第6節(jié) 原子的激發(fā)和輻射的一個(gè)實(shí)例-氦氖激光器_第1頁
原子物理學(xué):第5章 第6節(jié) 原子的激發(fā)和輻射的一個(gè)實(shí)例-氦氖激光器_第2頁
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文檔簡介

1、5.6 氦氖激光器2自發(fā)輻射:原子自發(fā)地從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)而放出光子的過程。 一光與原子的相互作用1受激吸收:原子在光子的作用下發(fā)生的能量吸收過程。吸收光子的能量: 發(fā)射光子的能量:激光是通過受激輻射來實(shí)現(xiàn)光放大的。光與原子相互作用時(shí),總是同時(shí)存在吸收、自發(fā)輻射與受激輻射三種過程,不可能只存在受激輻射過程。在什么樣的條件下,受激輻射占主導(dǎo)地位? 3受激輻射:原子在外來光子的刺激下,從高能級(jí)躍遷到低能級(jí),同時(shí)放出一個(gè)與外來光子同頻率同方向同相位同偏振態(tài)光子的過程。 正常情況下, N2 N1 ,此時(shí)受激輻射占主導(dǎo)地位。實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的條件:激勵(lì)和亞穩(wěn)態(tài) 二、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)設(shè)處于低能級(jí)的原子數(shù)為N1,

2、處于高能級(jí)的原子數(shù)為N2,熱平衡狀態(tài)下,粒子數(shù)密度按能量的分布遵從玻耳茲曼定律:稱為玻耳茲曼常數(shù) 光學(xué)共振腔:氖原子朝不同方向放出光子時(shí)只有沿軸向的光子在腔體中經(jīng)過多次反射,來回振蕩,不斷放大。 三、氦氖激光器通過電子與氦原子的碰撞,將氦原子激發(fā)到兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài):1s2s( 0S1 )和1s2s( 3S1 ),處于亞穩(wěn)態(tài)的氦原子不會(huì)自發(fā)輻射。氖原子的兩個(gè)激發(fā)態(tài):2p55s和2p54s與氦原子的兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)相當(dāng)接近。 處于亞穩(wěn)態(tài)的氦原子與基態(tài)氖原子碰撞釋放能量回到基態(tài),并將氖原子氖原子激發(fā)到激發(fā)態(tài)2p55s和2p54s上。氖原子的兩個(gè)激發(fā)態(tài)與其較低能級(jí)的其它激發(fā)態(tài)形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。最強(qiáng)的三組受激輻射: 2p55s2p54

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