文档介绍：该【三章光和物质的相互作用 】是由【我是药神】上传分享，文档一共【19】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【三章光和物质的相互作用 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。三章光和物质的相互作用
2)固体工作物质的均匀加宽
固体工作物质中由于离子-晶格热驰豫过程形成的无辐射跃迁(该跃迁产生的能量转化为晶格振动的能量)导致离子在激发态年级上的寿命缩短,从而造成谱线的均匀加宽。
在固体工作物质中占主导地位的均匀加宽是晶格振动引起的加宽,它随温度的升高而增加。
(下能级不为基态)
(下能级为基态)
3、非均匀加宽
特点:原子(分子、离子)体系中每个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献,因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的
1)气体工作物质的多普勒加宽
由于气体原子的热运动,原子在光传输方向上具有热运动速度z,原子在自发辐射和受激辐射跃迁时表现出来的中心频率不再是0,而是0=0(1+z/c)。0称作表观中心频率。
由于气体原子的热运动速度服从麦克斯韦分布,导致了谱线的非均匀多普勒加宽。其线型函数具有高斯线型
2)固体工作物质中的非均匀加宽
固体工作物质中晶格缺陷(位错、空位、杂质等不均匀性)或玻璃结构的无序性引起非均匀加宽。晶格质量越差,谱线加宽越大。
自然加宽
压强加宽
多普勒加宽
孤立原子在静止状态下所发射的谱线所具有的宽度
原子不是孤立的,原子之间存在相互作用,由这些干扰引起的加宽效应统称为压强加宽。碰撞加宽是其中一种
发光原子是不断运动(热运动)着的,发出的光波将产生多普勒频移。不同原子具有不同的热运动速度,因此发出的光波的频移大小也不同
小结
二、受激跃迁几率
原子和准单色光相互作用时的受激跃迁几率:
中心频率处的发射截面和吸收截面最大。
三、典型激光器单模振荡速率方程
三能级系统
四能级系统
根据跃迁过程写出速率方程组
爱因斯坦采用唯象法得到光和物质相互作用的关系式
考虑线型函数后必要的修正:几率按频率的分布函数
原子和准单色光相互作用
单模振荡速率方程组(三能级系统和四能级系统)
多模振荡速率方程组
思路小结:
均匀加宽工作物质的增益系数
反转集居数
小信号增益系数
大信号本身的增益系数
强光入射时弱光的增益系数
非均匀加宽工作物质的增益系数
大信号本身的增益系数
强光入射时弱光的增益系数-烧孔效应
驻波腔激光器工作物质中弱光的增益系数
反转集居数饱和:
强光1入射时的增益系数:
强光1入射时弱光的增益系数:
小结(均匀加宽):