文档介绍：该【第四章激光光谱学中的光源课件 】是由【ogthpsa】上传分享，文档一共【40】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【第四章激光光谱学中的光源课件 】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。第四章 激光光谱学中的光源
二十世纪四大发明
原子能、半导体、计算机、激光
1954年汤斯和肖洛实现了氨分子的粒子数反转，研制了微波激光器；
1958年普罗霍洛夫和巴索夫研制了振荡器和放大器。
汤、普、巴三人共同赢得了1964年的诺贝尔物理学奖。
1960年 梅曼制成了世界上第一台激光器——红宝石激光器
1917 年 爱因斯坦提出了受激辐射理论；
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第四章 激光光谱学中的光源二十世纪四大发明原子能、半导体、计
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√能量集中，高方向性
√高强度，高亮度
激光的特性
光束发散角=2 α
探照灯-35毫弧度=1度
激光---10-2毫弧度
√单色性好
具有单一频率的光波称为单色光
单色性： /λ 或
氪灯——10-6
普通氦氖激光——10-12
投射到月球（38万公里）光斑直径仅约2公里
测地—月距离精度达几厘米
太阳表面亮度约103W·cm-2·sr-1 ；大功率激光亮度1010 - 1017W·cm-2·sr-1
强度：聚焦状态可达到
脉冲瞬时功率可达～10 14 W
可产生108K的高温 引起核聚变
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√能量集中，高方向性√高强度，高亮度激光的特性光束发散角=2
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√相干性强
相干长度：单色性越好，相干长度越长
普通光源——几厘米
激光可达——105千米
普通光源的发光过程是自发辐射,发出的不是相干光 , 激光的发光过程是受激辐射,它发出的光是相干光.
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√相干性强相干长度：单色性越好，相干长度越长普通光源的发光过
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光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。
微观粒子都有它特有的一套能级。任何时刻，一个粒子只能处于与某一个能级相对应的状态（或者简单地表达为处在某一个能级上）。与光相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射一个光子。光子的能量值为此两能级间的能量差△E，频率为 =△E/h（h为普朗克常量）。
第一节 物质与光相互作用的规律
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光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒
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原子吸收外来光子能量 , 并从低能级 跃迁到高能级 ,且 ,这个过程称为光吸收.
1. 光吸收
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原子吸收外来光子能量 , 并从低能级 跃迁到
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2 自发辐射
原子在没有外界干预的情况下,电子会由处于激发态的高能级 自动跃迁到低能级 ,.
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2 自发辐射 原子在没有外界干预的情况下,电子
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3 受激辐射
原子中处于高能级 的电子,会在外来光子(其频率恰好满足 )的诱发下向低能级 跃迁, 并发出与外来光子一样特征的光子, 这叫受激辐射.
由受激辐射得到的放大了的光是相干光,称之为激光.
Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation
可以设想，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率 =（E2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子又激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光，就是激光。
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3 受激辐射 原子中处于高能级 的电子
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第二节 粒子数反转
受激辐射的概念爱因斯坦1917提出，激光器却在1960年问世，相隔43年，为什么？主要原因是普通光源中的粒子，产生受激辐射的概率极小。
当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和受激吸收两过程同时存在，因受激辐射使光子数增加，受激吸收使光子数减小。物质处于热平衡态时，处在较低能级E1的粒子数必大于处在较高能级E2的粒子数。这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数。这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布，简称粒子数反转，如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件。
适当的工作物质，在适当的激励条件下可在特定的高低能级间实现粒子数反转。
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第二节 粒子数反转受激辐射的概念爱因斯坦1917提出，
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