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激光 光与物质的相互作用,实质上是组成物质的微观粒子[1]吸收或辐射光子,同时改变自身运动状况的表现。 微观粒子[2]都具有特定的一套能级(通常这些能级是分立的)。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态(或者简单地表述为处在某一个能级上)。与光子相互作用时,粒子从一个能级跃迁[3]到另一个能级,并相应地吸收或辐射光子[4]。光子的能量值为此两能级的能量差△E,频率为ν=△E/h(h为普朗克常量[5])。 1.受激吸收[6](简称吸收) 激光 处于较低能级的粒子在受到外界的激发(即与其他的粒子发生了有能量交换[7]的相互作用,如与光子发生非弹性碰撞[8]),吸收了能量时,跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。 粒子受到激发而进入的激发态[9],不是粒子的稳定状态[10],如存在着可以接纳粒子的较低能级[11],即使没有外界作用,粒子也有一定的概率,自发地从高能级激发态(E2)向低能级基态[12](E1)跃迁,同时辐射出能量为(E2-E1)的光子[13],光子频率 ν=(E2-E1)/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光,不具有相位、偏振态[14]、传播方向上的一致,是物理上所说的非相干光。 1917年,爱因斯坦从理论上指出:除自发辐射外,处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=(E2-E1)/h的光子入射时,也会引发粒子以一定的概率,迅速地从能级E2跃迁到能级E1,同时辐射两个与外来光子[15]频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子[16],这个过程称为受激辐射[17]。可以设想,如果大量原子处在高能级E2上,当有一个频率 ν=(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,这两个光子再激励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。
激光 爱因斯坦1917提出受激辐射,激光器[18]却在1960年问...Nd | 合法醫療器材資訊網
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