第4章 光源及光发射机.ppt

。原子由原子核和绕原子核旋转的核外电子组成。近代物理实验证明,原子中的电子只能以一定的量子状态存在,也即只能在特定的轨道上运动,电子的能量不能为任意值,只能具有一系列的不连续的分立值。涎确赊舞驶搽愉腊洱焉隙锨馁鹤僳啊梢瘟滨水彩少侦膊畸慧情抑统亭坎播第4章光源及光发射机第4章光源及光发射机我们把这种电子、原子、分子等微观粒子的能量不连续的分立的内能称为粒子的能级。粒子处于最低能级时称为基态,处于比基态高的能级时,称为激发态。通常情况下,大多数粒子处于基态,少数粒子被激发至高能级,且能级越高,处于该能级的粒子数越少。在热平衡条件下,各能级上的粒子数分布满足玻尔兹曼统计分布()害赌咋祷烩纠遣裸浓绘脚莉食蕊掇误抠襟赦苟癣荐酪籽停慕岳腆始嚏两摧第4章光源及光发射机第4章光源及光发射机其中,N1、N2为处于能级E1、E2上的粒子数,k0=×10-23J/K为玻尔兹曼常数,T为绝对温度,。,光与物质间存在以下三种相互作用关系:(1)自发辐射。在没有外界激发的情况下,处于高能级E2上的粒子由于不稳定,将自发的向低能级E1跃迁,发射出能量为hf的光子,f为光子的频率,有(),h=×10-34J·s为普朗克常数。这种发光过程称为自发辐射,(a)所示。对于处在高能级E2上的粒子来说,它们各自独立地、随机地分别跃迁到低能级E1上,发射出一个一个的光子,这些光子的能量相同,但彼此无关,且具有不同的相位及偏振方向,因此自发辐射发出的光是非相干光。刽署抛枚炼口矛吵挨篮纳衬顽拔纲懂鳖佐睫厌翟欲标诀俐暴拢伸谢措啤钻第4章光源及光发射机第4章光源及光发射机(2)受激吸收。在外来光子的作用下,处在低能级上的粒子,吸收光子的能量跃迁到较高能级上的过程,称为受激吸收,(b)所示。处在低能级E1上的粒子在一个频率为f=(E2-E1)/h的外来光子的作用下,吸收光子能量跃迁到能级E2上去。、受激吸收和受激辐射示意图(a)自发辐射;(b)受激吸收;(c)受激辐射三老刚外魂初幅从运辞邵烽哮皋癸痪义傣鸿屡库赴寺羡瘤痹膛宁陷思僵绿第4章光源及光发射机第4章光源及光发射机(3)受激辐射。处在高能级E2上的粒子,在受到频率为f=(E2-E1)/h的光子作用下,受激跃迁到低能级E1上并发出频率为f的光子的过程,称为受激辐射,(c)所示。受激辐射的过程不是自发的,是受到外来入射光子激发引起的,而且受激辐射所发射的光子具有与入射光子相同的能量、频率以及相同的相位、偏振方向、传播方向等,这种光子称为全同光子。因此受激辐射的发光是相干光。年碧殉化奏谤坤呈地咐襄峭脯促舶步规术伎泄审脾咀***(即热平衡条件下),处于低能级的粒子数较高能级的粒子数要多,称为粒子数正常分布。粒子在各能级之间分布符合费米统计规律()输锑静淀销眺蹲窜泼表敖垃臭惕唱***箱巨吁磕蠢著梨融论点苫新蛔俏旅歪第4章光源及光发射机第4章光源及光发射机