文档介绍：激光原理复****题(页码是按第五版书标注的,黄色底纹的页码是按第六版书标注的)填空6 4 24? ?? ?简答6 6 36? ?? ?计算12 15 27? ??? ?论述1 13 13? ?? ??什么是相格?Page5答:光波模式(page5):在一个有边界条件限制的空间V内,只能存在一系列独立的具有特定波矢k?的平面单色驻波。这种能够存在于腔内的驻波(以某一波矢k?为标志)称为光波模式。光子态(page6):光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状态,在相空间中,光子的状态对应于一个相格。相格(page6):在三维运动情况下,测不准关系为3x y zx y z P P P h???????,故在六位相空间中,一个光子态对应(或占有)的相空间体积元为3x y zx y z P P P h???????,上述相空间体积元称为相格。?何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积?Page7答:光的相干性(page7):在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性。相干时间(page7):光沿传播方向通过相干长度cL所需的时间,称为相干时间。相干长度:相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度。?相干面积:相干体积(page7):如果在空间体积cV内各点的光波场都具有明显的相干性,则cV称为相干体积。,有几种相同的含义?激光源的光子简并度与它的相干性什么联系?Page9答:光子简并度(page9):处于同一光子态的光子数称为光子简并度。光子简并度有以下几种相同含义(page9):同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。联系:激光源的光子简并度决定着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好。?写出Planck公式,并说明它的物理意义。Page10答:黑体辐射(page10):当黑体处于某一温度T的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与辐射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场,这种辐射场称为黑体辐射或平衡辐射。Planck公式(page10):338 11hk Thce???????物理意义(page10):在单位体积内,频率处于?附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量。,并写出它们的特征和跃迁几率。Page10答:(1)自发辐射过程描述(page10):处于高能级2E的一个原子自发的向1E跃迁,并发射一个能量为h?的光子,这种过程称为自发跃迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射。特征:a)自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射场??无关的自发过程,无需外来光。b)每个发生辐射的原子都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,均为?,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大量原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光。自发跃迁爱因斯坦系数:211sA??(2)受激吸收过程描述(page12)处于低能态1E的一个原子,在频率为?的辐射场作用(激励)下,吸收一个能量为h?的光子并向2E能态跃迁,这种过程称为受激吸收跃迁。特征:a)只有外来光子能量2 1h E E?? ?时,才能引起受激辐射。b)跃迁概率不仅与原子性质有关,还与辐射场的??有关。受激吸收跃迁概率(page12):12 12vW B??(12B为受激吸收跃迁爱因斯坦系数,v?为辐射场)(3)受激辐射过程描述(page12):处于上能级2E的原子在频率为?的辐射场作用下,跃迁至低能态1E并辐射一个能量为h?的光子。受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射。特征:a)只有外来光子能量2 1h E E?? ?时,才能引起受激辐射;b)受激辐射所发出的光子与外来光子的频率、传播方向、偏振方向、相位等性质完全相同。受激辐射跃迁概率:21 21vW B??(21B为受激辐射跃迁爱因斯坦系数,v?为辐射场)?它们之间的关系是什么?Page13答:系数(page11-12):自发跃迁爱因斯坦系数21A,受激吸收跃迁爱因斯坦系数12B,受激辐射跃迁爱因斯坦系数21B关系(page13):21 1 12 2B f B f?,321 2138hA Bc???,1 2,f f为1 2,E E