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激光
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激光
一、原子的激发和辐射
二、粒子数反转
三、光学谐振腔
四、激光的特点
五、应用
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激光又名莱塞 (Laser)
全名是
（Light amplification by stimulated
emission of radiation）
“辐射的受激发射光放大”
世界上第一台激光器诞生于1960年
1954年制成了受激发射的微波放大器
——梅塞（Maser）
它们的基本原理都是基于1916年爱因斯坦
提出的受激辐射理论
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一、 原子的激发和辐射
E2
E1
N2
N1
h
1. 自发辐射
原子处于激发态是不稳定的
会自发跃迁到低能级
同时放出一个光子
这个过程叫自发辐射
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设 N1 、N2 为单位体积中处于
E1 、E2能级的原子数
自发辐射的原子数为
E2
E1
N2
N1
h
则在单位体积中单位时间内
从E2 E1
自发辐射系数---- 单个原子在单位时间内
发生自发辐射的概率
Ａ21 自发辐射系数
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一个支壳层内电子
可有（2l+1）× 2种量子态
∴ 主量子数为n的壳层
内可容纳的电子数为
7
获1945年诺贝尔
物理学奖
Wolfgang Pauli
奥地利人
1900-1958
泡 利
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三、能量最低原理
“电子优先占据最低能态”
Ze
K
L
M
n
l
1
0
2
10
3
210
3d3p3s
2p2s
1s
n=1
n=2
n=3
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四、广义泡利原理 玻色－爱因斯坦凝聚
1.微观粒子分类
玻色子 自旋量子数是整数 0，1，2
如 , o , + ，…
费米子 自旋量子数为半整数 1/2，3/2
如 p , n, e，…
泡利原理不仅对电子适用
对一切费米子都适用
称为广义泡利原理
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广义泡利原理
同一系统中 不可能有两个或两个以上的
同类费米子处于完全相同的量子态上
泡利原理是一个极为重要的自然规律
是理解原子结构和元素周期表的重要理
论基础
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W
-
( s s s )
D
-
(d d d )
1964年
Greeberg
引入色自由度
W
-
(
s
s
s
)
D
-
(
d
d
d
)
3.应用
原子核中的质子 中子可形成壳层
夸克的色
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4. 玻色－爱因斯坦凝聚
玻色子不受泡利不相容原理的限制
大量玻色子可处于同一个能量最低的状态
玻色系统在温度较高时 基态能级上
几乎没有粒子
当温度降低到某一温度Tc时 基态能级上
开始有较多粒子
系统的某些物理性质跃变
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当温度降到Tc以下时 宏观数量的
玻色子开始逐渐占据基态能级
这种现象称为玻色—爱因斯坦凝聚
Tc 称为凝聚温度或临界温度

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