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碰撞加宽（均匀加宽）
碰撞加宽（均匀加宽）
1、机理:由于气体分子间的碰撞，使发光粒子提前中断发光而引起的谱线加宽。
2、线型函数——洛伦兹型
L:碰撞线宽
L:平均碰撞时间
碰撞加宽的光场模型：
二、光学多普勒效应
1、定义:当光源与接收器间存在相对速度时,接收器测得光频将发生变化。
2、频移计算公式
3、碰撞线宽经验公式
CO2: =0.049 MHz/Pa
He-Ne: =0.75 MHz/Pa
p:气体压强
：碰撞系数
接收器
光源n0
Vz>0
Vz<0
n
光学多普勒效应
(1)光源静止、接收器运动
:光频； ：接收器测量频率；
:接收器速度。向着光源方向运动时取+；离开光源方向运动时取-。
当接收器向着光源运动时，有：
S
.
B
(2)接收器静止、光源运动
:光源速度。向接收器方向运动时取-；远离接收器方向运动取+。
......
S
B

单色光波 假想光源
发光粒子 感受光波的接收器
1、共振速度
三、多普勒效应在激光器中的应用
若 ，原子（发光粒子）感受到频率为 ，当
时,共振相互作用最大；
发光粒子
假想光源
n
当发光粒子沿z向运动时，原子感受到频率为
，当 时 ,共振相互作用最大。
（1）定义：光波沿腔轴线传播时,可引起受激辐射跃
迁的发光粒子的速度变化。
（2）计算：
0:发光粒子固有中心频率； s:光波频率；
接收器(发光粒子)运动,光源静止。
:发光粒子运动方向与光波传播方向相反；
（接收器向光源运动）
:发光粒子运动方向与光波传播方向相同。
（接收器远离光源运动）
证明：
讨论
① s < 0,发生共振的粒子沿光波传播方向运动；
② s > 0,发生共振的粒子反光波传播方向运动。
发光粒子 0(接收器)
光源 s
（2）计算：
0、 0:发光粒子固有中心频率及波长。
2、表观中心频率(表观中心波长)
（1）定义：激光器输出镜一侧的接收器所测量到的
发光粒子的频率或波长。
光源(发光粒子)运动,接收器静止。
:发光粒子沿腔轴z的运动速度,向输出镜运动取+。
证明：
讨论：
①发光粒子向输出方向运动时 0 > 0, 0 < 0；
②发光粒子反输出方向运动时 0 < 0, 0 > 0。
发光粒子( 0)
接收器
( 0)
四、多普勒加宽(非均匀加宽)
1、机理：由于气体分子无规热运动造成发光粒子多
普勒频移而引起的谱线加宽。
2、线型函数——高斯型
D:多普勒线宽；
k:玻尔兹曼常数； m:发光粒子质量； T:温度。
(1)粒子数按速度分量 的分布函数
N:总粒子数；
①定义:
②表达式：
③分布曲线：
(2)粒子数按表观中心频率 0 的分布函数
dN:表观中心频率在 0 - 0 +d 0 范围内的粒子数；
①定义:
dN:速度分量在 范围内的粒子数。
0

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