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1
光子的受激吸收
E2
E1
N2
N1
h
●
另有某个能量为E2的高能级
若原子处在某个能量为E1的低能级
当入射光子的能量h 等于E2 E1时
原子就可能吸收光子
而从低能级跃迁到高能级
这个过程叫受激吸收
●
2
E2
E1
N2
N1
h
●
●
设 N1 、N2 分别为单位体积中处于
E1 、E2能级的原子数
则单位体积中单位时间内
因吸收光子而
从 E1 E2 的原子数为
W12 --- 单个原子在单位时间内发生
吸收过程的概率
3
B12 ---- 吸收系数
W12=Ｂ12 ( 、T )
W12 --- 单个原子在单位时间内发生
吸收过程的概率
则有
附近 单位频率间隔内 外来辐射的能量密度
设 ( ,T)是温度为T 时
频率 = (E2 - E1) / h
4
受激辐射
爱因斯坦在研究黑体辐射时
发现辐射场和原子交换能量时
只靠自发辐射和吸收
是不能达到热平衡的
还必须存在另一种辐射方式
----受激辐射
5
受激辐射
若入射光子的能量h 等于原子高、低
能级的能量差E2 E1
且高能级上有原子存在时
入射光子的电磁场就会诱发原子
从高能级跃迁到低能级 同时
放出一个与入射光子完全相同的光子
6
全同光子:
h
E2
E1
N2
N1
●
●
频率 相位 振动方向
传播方向 相同
受激辐射有光放大作用
好激光器：
7
单位体积中单位时间内
从E2 E1的受激辐射的原子数为
W21 = B21· ( 、T)
---单个原子在单位时间内发生受激辐射过程的概率
B21--- 受激辐射系数
8
A21 、B21 、B12 统称为爱因斯坦系数
爱因斯坦从理论上得出：
B21 = B12
A21大，则 B12也大
B21 = B12
9
粒子数反转
N2 < N1
N1
N2
En
Nn
由大量原子组成的系统 在温度不太低的
平衡态 原子数目按能级的分布服从
玻耳兹 曼统计分布
1. 为何要粒子数反转
10
能量为 E2 E1 的入射光可引起两种过程
必须 N2 > N1 —— 粒子数布居反转
因为 B21=B12
W21=W12
要产生光放大必须
受激辐射
受激吸收
11
实现粒子数反转的必备条件
为了促使粒子数反转的出现
必须用一定的手段去激发原子体系
1)依靠泵浦源激发原子
粒子数反转态是非热平衡态
激发的方式可以有光激发
和原子碰撞激发等
这称为“泵浦”或“抽运”
12
有三能级或三能级以上的能级系统
上能级应为“亚稳态”
下能级不应是基态
而且对下下能级的自发辐射要大
（自发辐射系数小）
2)合适能级分布的激活物质

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