激光的基本原理課件

1、光波是一種電磁波，是E和B的振動和傳播。如圖（1-1）所示。習慣上常把電矢量叫做光矢量 圖（1-1）電磁波的傳播1、線偏振光Ex(1)線偏振光ExyEy(2)自然光z傳播方向1.1.1 光波1.1 光的波粒二象性1 激光的基本原理2、光速、頻率和波長三者的關系(1)波長:振動狀態(tài)在經(jīng)歷一個周期的時間內(nèi)向前傳播的距離。(2)光速(3)頻率和周期：光矢量每秒鐘振動的次數(shù)(4)三者的關系在真空中 各種介質(zhì)中傳播時，保持其原有頻率不變，而速度各不相同 1.1.1 光波3、單色平面波(1)平面波(2)單色平面波：具有單一頻率的平面波波陣面或同相面：光波位相相同的空間各點所連成的面平面波：波陣面是平面準單

2、色波:實際上不存在完全單色的光波，總有一定的頻率寬度，如 稱為準單色波。1.1.1 光波3、單色平面波(2)單色平面波：具有單一頻率的平面波理想的單色平面波（簡諧波） 兩式統(tǒng)一寫為： 其中，U為場矢量大小，代表 或 的大小，U0為場矢量的振幅。設真空中電磁波的電矢量 在坐標原點沿x方向作簡諧振動，磁矢量 在y方向作簡諧振動，頻率均為 ，且t=0時兩者的初位相均為零。則 、 的振動方程分別為:1.1.1 光波(2)單色平面波：具有單一頻率的平面波波場中z軸上任一點P的振動方程，設光波以速度c向z方向傳播 圖（1-1）電磁波的傳播分析： (a)z一定時，則U代表場矢量在該點作時間上的周期振動(b)

3、t一定時，則U代表場矢量隨位置的不同作空間的周期變化1.1.1 光波(2)單色平面波：具有單一頻率的平面波圖（1-1）電磁波的傳播 (c)z、t同時變化時，則U代表一個行波方程，代表不同時刻空間各點的振動狀態(tài)。從下式可看出，光波具有時間周期性和空間周期性。時間周期為T，空間周期為；時間頻率為1/T，空間頻率為1/簡諧波是具有單一頻率的單色波，但通常原子發(fā)光的時間約為108 s，形成的波列長度約等于3m，因此它的波列長度有限即必然有一定的頻率寬度。1.1.1 光波(3)平面波的復數(shù)表示法 光強線偏振的單色平面波的復數(shù)表示：光強：光強與光矢量大小的平方成正比，即 或 復振幅 :模量 代表振幅在空間

4、的分布，輻角(-kz)代表位相在空間的分布 1.1.1 光波(4)球面波及其復數(shù)表示法球面簡諧波方程：球面波的復數(shù)表示法：1.1.1 光波在真空中一個光子的能量為 ，動量為 ，則它們與光波頻率，波長之間的關系為：式中h是普朗克常數(shù)，h=6.6310-34JS。1.1.2 光子1.2.1 原子能級、簡并度1. 原子中電子的狀態(tài)由下列四個量子數(shù)來確定：主量子數(shù)n，n1，2，3，代表電子運動區(qū)域的大小和它的總能量的主要部分輔量子數(shù) , 代表軌道的形狀和軌道角動量，這也同電子的能量有關。對 等的電子順次用s, p, d, f字母表示sssPPd例：計算每一個殼層（ ）和次殼層（2(2l+1)個）可以容

5、納的最多電子數(shù)1.2.1 原子能級、簡并度1. 原子中電子的狀態(tài)由下列四個量子數(shù)來確定：磁量子數(shù)（即軌道方向量子數(shù)）m=0，1，2， l 代表軌道在空間的可能取向，即軌道角動量在某一特殊方向的分量自旋量子數(shù)（即自旋方向量子數(shù)）ms= 1/2，代表電子自旋方向的取向，也代表電子自旋角動量在某一特殊方向的分量sssPPd2. 電子具有的量子數(shù)不同，表示有不同的電子運動狀態(tài)電子的能級，依次用E0，E1，E2， En表示基態(tài)：原子處于最低的能級狀態(tài)激發(fā)態(tài)：能量高于基態(tài)的其它能級狀態(tài)簡并能級：能級有兩個或兩個以上的不同運動狀態(tài)簡并度：同一能級所對應的不同電子運動狀態(tài)的數(shù)目（g）1.2.1 原子能級、簡并

6、度3. 圖(1-3)為原子能級示意圖E0基態(tài)E1E2En激發(fā)態(tài)1.2.1 原子能級、簡并度4. 輻射躍遷選擇定則（1）躍遷必須改變奇偶態(tài)。即原子發(fā)射或吸收光子，只能出現(xiàn)在一個偶態(tài)能級到另一個奇態(tài)能級，或一個奇態(tài)能級到另一個偶態(tài)能級之間。（2）J-0,1(J=0到J0除外)對于采用LS耦合得原子還必須滿足下列選擇定則（3）L0，1（L0到L0除外）（4） S=0,即躍遷時S不能發(fā)生變化。L總軌道量子數(shù),S總自旋量子數(shù),J總角動量量子數(shù)LS耦合：電子軌道運動之間和自旋運動之間相互作用大于軌道和自旋間相互作用JJ耦合：電子軌道與電子自旋運動之間相互作用大于電子軌道間和自旋間的相互作用1.2.1 原子

7、能級、簡并度1.2.3 波爾茲曼分布1. 現(xiàn)考慮由n0個相同原子(分子或離子)組成的系統(tǒng)，在熱平衡條件下，原子數(shù)按能級分布服從波爾茲曼定律：式中 Ei的簡并度；k波爾茲曼常數(shù)；T熱平衡時的絕對溫度；ni處在Ei能級的原子數(shù)2. 分別處于Em和En能級上的原子數(shù)nm和nn必然滿足下一關系1.2.3 波爾茲曼分布2. 分別處于Em和En能級上的原子數(shù)nm和nn必然滿足下一關系3. 為簡單起見，假定討論：1） ， 2） ， 3）T0且EmEn ，nmnn兩能級的離子基本相同熱平衡情況下，少量原子處于高能級，多數(shù)高能即。結(jié)論：熱平衡情況，處于高能太的粒子數(shù)總是小于處在低能太的粒子數(shù)。1.2.4 輻射躍

8、遷和非輻射躍遷1. 輻射躍遷：發(fā)射或吸收光子從而使原子造成能級間躍遷的現(xiàn)象。（滿足輻射躍遷選擇定則）2. 非輻射躍遷：原子在不同能級躍遷時并不伴隨光子的發(fā)射和吸收，而是把多余的能量傳給了別的原子或吸收別的原子傳給它的能量。1.3 光的受激輻射1917年愛因斯坦提出受激輻射概念，在普朗克1900年用輻射量子化假設成功地解釋了黑體輻射分布規(guī)律，以及玻爾在1913年提出原子中電子運動狀態(tài)量子化假設的基礎上，愛因斯坦從光量子概念出發(fā)，重新推導了黑體輻射的普朗克公式，并在推導中唯象提出了兩個極為重要的概念;受激輻射和自發(fā)輻射。1. 絕對黑體又稱黑體：某一物體能夠完全吸收任何波長的電磁輻射。自然界中絕對黑

9、體是不存在的 。2. 空腔輻射體是一個比較理想的絕對黑體 3. 平衡的黑體熱輻射：輻射過程中始終保持溫度T不變1.3 光的受激輻射 黑體輻射例如高溫爐在量子假設的基礎上，由處理大量光子的量子統(tǒng)計理論得到真空中 與溫度T及頻率 的關系，即為普朗克黑體輻射的單色輻射能量密度公式式中k為波爾茲曼常數(shù)。4. 輻射能量密度公式單色輻射能量密度 ：輻射場中單位體積內(nèi)，頻率在 附近的單位頻率間隔中的輻射能量1.3.1 黑體熱輻射總輻射能量密度 :只要自然科學在思維著，它的發(fā)展形式就是假說。恩格斯 1900年12月14日，普朗克提出了一個假設，即能量可以劃分成n個相等的小份，每個小份叫能量子，每個能量子又與頻

10、率成正比，比例系數(shù)為h 這一天，被稱為量子力學的生日 .普朗克科學定律普朗克曾經(jīng)說過一句關于科學真理的真理，它可以敘述為“一個新的科學真理取得勝利并不是通過讓它的反對者們信服并看到真理的光明，而是通過這些反對者們最終死去，熟悉它的新一代成長起來?！睂嶒灲Y(jié)果維恩線瑞利金斯線圖1 黑體輻射118),(33-=KTheChTnnpnr黑體輻射的普朗克公式（量子統(tǒng)計）普朗克定律（Planic Law）維恩位移定律（Wien Law）斯忒藩波爾茲曼定律（Stefan-Boltzmann Law）原子的玻耳模型光與物質(zhì)的相互作用有三種不同的基本過程：自發(fā)輻射受激輻射受激吸收1. 自發(fā)輻射(Spontane

11、ous radiation)自發(fā)輻射: 高能級的原子自發(fā)地從高能級E2向低能級E1躍遷，同時放出能量為 的光子。（滿足玻耳條件）1.3.2 光和物質(zhì)的作用圖（1-6）自發(fā)輻射自發(fā)輻射的特點原子的自發(fā)輻射與原子的本身性質(zhì)有關，與外界輻射場無關自發(fā)輻射的隨機性，自發(fā)輻射光的相位、偏振態(tài)和傳播方向雜亂無章光源發(fā)出的光的單色性、定向性很差。沒有確定的偏振狀態(tài)。1. 自發(fā)輻射(Spontaneous radiation)1. 自發(fā)輻射(Spontaneous radiation)對于大量原子統(tǒng)計平均來說，從E2經(jīng)自發(fā)輻射躍遷到E1具有一定的躍遷速率。從t時刻到t+dt時刻，單位體積中有n2個原子自發(fā)躍遷

12、到E1能級。 式中“”表示E2能級的粒子數(shù)密度減少；n2為某時刻高能級E2上的原子數(shù)密度（即單位體積中的原子數(shù)）；dn2表示在dt時間間隔內(nèi)由E2自發(fā)躍遷到E1的原子數(shù)。A21稱為愛因斯坦自發(fā)輻射系數(shù)，簡稱自發(fā)輻射系數(shù)。1.3.2 光和物質(zhì)的作用圖（1-6）自發(fā)輻射上式可改寫為：A21的物理意義為：單位時間內(nèi)，發(fā)生自發(fā)輻射的粒子數(shù)密度占處于E2能級總粒子數(shù)密度的百分比。即每一個處于E2能級的粒子在單位時間內(nèi)發(fā)生的自發(fā)躍遷幾率。上方程的解為： , 式中n20為t=0時處于能級E2的原子數(shù)密度。自發(fā)輻射的平均壽命 ：原子數(shù)密度由起始值降至它的1/e的時間設高能級En躍遷到Em的躍遷幾率為Anm，則

13、激發(fā)態(tài)En的自發(fā)輻射平均壽命為：1.3.2 光和物質(zhì)的作用自發(fā)輻射的性質(zhì)無關聯(lián) A21只與原子本身的性質(zhì)有關，與外 場無關。各向同性非單色性非偏振光 非相干光已知A21，可求得單位體積內(nèi)發(fā)出的光功率。若一個光子的能量為 h ，某時刻激發(fā)態(tài)的原子數(shù)密度為n2(t)，則該時刻自發(fā)輻射的光功率密度（W/m3）為：1.3.2 光和物質(zhì)的作用2. 受激輻射(Stimulated ratiation)(1) 受激輻射：高能級E2上的原子當受到外來能量 的光照射時向低能級E1躍遷，同時發(fā)射一個與外來光子完全相同的光子，如圖（1-8）所示。圖（1-8）光的受激輻射過程1.3.2 光和物質(zhì)的作用2. 受激輻射(

14、Stimulated ratiation)(2)受激輻射的特點：只有 時，才能發(fā)生受激輻射 受激輻射的光子與外來光子的特性一樣， 如頻率、位相、偏振和傳播方向相干光（量子電動力學證明：受激輻射光子與入射光子屬于同一個光子態(tài)）圖（1-8）光的受激輻射過程1.3.2 光和物質(zhì)的作用受激輻射這一特性在愛因斯坦理論中是得不到證明的，因為愛因斯坦在進行這方面工作時，他是唯象地引入的，沒有涉及到原子發(fā)光的具體過程。嚴格證明只有依靠量子電動力學。2. 受激輻射(Stimulated ratiation)式中的參數(shù)意義同自發(fā)輻射。B21稱為愛因斯坦受激輻射系數(shù)，簡稱受激輻射系數(shù)。(3) 同理從E2經(jīng)受激輻射躍

15、遷到E1具有一定的躍遷速率，在此假設外來光的光場單色能量密度為 ，則有：圖（1-8）光的受激輻射過程1.3.2 光和物質(zhì)的作用(4) 令 ，則有：(5) 注意：自發(fā)輻射躍遷幾率就是自發(fā)輻射系數(shù)本身，而受激輻射的躍遷幾率決定于受激輻射系數(shù)與外來光單色能量密度的乘積。則W21(即受激輻射的躍遷幾率)的物理意義為：單位時間內(nèi)，在外來單色能量密度為 的光照下，E2能級上發(fā)生受激輻射的粒子數(shù)密度占處于E2能級總粒子數(shù)密度的百分比。1.3.2 光和物質(zhì)的作用3. 受激吸收(Stimulated absorption)處于低能級E1的原子受到外來光子（能量 ）的刺激作用，完全吸收光子的能量而躍遷到高能級E2

16、的過程。如圖（1-9）所示。圖（1-9）光的受激吸收過程1.3.2 光和物質(zhì)的作用低能級的粒子受到滿足Bohr頻率光子激勵下而向上躍遷式中B12稱為愛因斯坦受激吸收系數(shù)(2) 同理從E1經(jīng)受激吸收躍遷到E2具有一定的躍遷速率，在此假設外來光的光場單色能量密度為 ，且低能級E1的粒子數(shù)密度為n1，從t時刻到t+dt時刻則有：3. 受激吸收(Stimulated absorption)(3) 同理令 ，則有：則W12(即受激吸收幾率)的物理意義為：單位時間內(nèi)，在外來單色能量密度 的光照下，由E1能級躍遷到E2能級的粒子數(shù)密度占E1能級上總粒子數(shù)密度的百分比。圖（1-9）光的受激吸收過程1.3.2

17、光和物質(zhì)的作用1.3.3 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關系1. 在光和原子相互作用達到動平衡的條件下，有如下關系：自發(fā)輻射光子數(shù)受激輻射光子數(shù)受激吸收光子數(shù)愛因斯坦系數(shù)A21，B21，B12只是原子能級之間的特征參量，與外來輻射場單色能量密度 無關。所以可以把研究的原子系統(tǒng)沖入熱力學溫度為T的空腔內(nèi)，使光與物質(zhì)作用達到熱平衡，來求得愛因斯坦系數(shù)之間的關系。：單位體積中，在dt時間內(nèi)，由高能級E2通過自發(fā)輻射和受激輻射而躍遷到低能級E1的原子數(shù)應等于低能級E1吸收光子而躍遷到高能級E2的原子數(shù)。1.3.3 自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關系由波爾茲曼分布定律可知：將代入得：由此可算得熱

18、平衡空腔的單色輻射能量密度 為：將上式與第三節(jié)中由普朗克理論所得的黑體單色輻射能量密度公式比較可得：式和式就是愛因斯坦系數(shù)間的基本關系，雖然是借助空腔熱平衡這一過程得出的，但它們普遍適用。2. 如果 ，則有在折射率為 的介質(zhì)中， 式應改寫為：1.3.4 自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率1. 某時刻自發(fā)輻射的光功率體密度同理，受激輻射的光功率體密度受激輻射光功率體密度與自發(fā)輻射光功率體密度之比為：對于平衡熱輻射光源 ，則有：2. 以溫度T=3000K的熱輻射光源，發(fā)射的波長為500nm例：普通光源主要是自發(fā)輻射（非相干）激光光源是受激輻射（相干光） 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度1. 用分辨

19、率極高的攝譜儀拍攝出的每一條原子發(fā)光譜線都具有有限寬度。原子發(fā)射的不是正好頻率 （滿足 ）的光，而是發(fā)射頻率在 附近的某個范圍內(nèi)的光。2. 就每一條光譜線而言，在有限寬度的頻率范圍內(nèi)，光強的相對強度也不一樣。設某一條光譜線的總光強為I0，頻率 附近單位頻率間隔的光強為 ，則頻率 附近單位頻率間隔的相對光強 為：圖(1-10) 光譜的線型函數(shù) 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度3. 曲線如圖(1-10a)， 表示某一譜線在單位頻率間隔的相對光強分布，它叫做光譜線的線型函數(shù)。圖(1-10b)為理想情況的單色光的相對光強分布圖(1-10) 光譜的線型函數(shù)5. 頻率為 到 的頻率間隔范圍內(nèi)的光強為

20、，則上式即為圖(1-10)中曲線下陰影部分的面積，也是頻率在 范圍的光強占總光強的百分比。 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度6. 很顯然：即相對光強之和為1。此公式為線型函數(shù)的歸一化條件。7. 光譜線寬度 ：相對光強為最大值的一半處的頻率間隔，即： 則所以單位時間內(nèi)，總的自發(fā)輻射原子數(shù)密度總的受激輻射原子數(shù)密度總的受激吸收原子數(shù)密度(1) 考慮光譜線線型的影響后，在單位時間內(nèi)，對應于頻率在 間隔，自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收的原子躍遷數(shù)密度公式分別為：8. 光譜線型對光與物質(zhì)的作用的影響自發(fā)輻射 受激輻射受激吸收 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度其中 為外來光總輻射能量密度。這種情況表

21、明總能量密度為 的外來光只能使頻率為 附近原子造成受激輻射。 當入射光的中心頻率為 ，線寬為 ，但 比原子發(fā)光譜線寬度 小很多，如圖(1-11a)，則單位時間內(nèi)總的受激輻射原子數(shù)密度n等于：(2) 由于總的受激輻射(吸收)原子數(shù)密度與外來光的單色能量密度有關，分兩種情況討論：圖(1-11) 外來光作用下的受激原子數(shù)密度 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度此時受激輻射的躍遷幾率為:同理，受激吸收躍遷幾率為：圖(1-11) 外來光作用下的受激原子數(shù)密度 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度此時受激輻射的躍遷幾率為:同理，受激吸收躍遷幾率為： 如入射光的譜線寬度為 ，單色輻射能量密度為 ；原子譜線

22、的線型函數(shù)為 ，線寬為 ，中心頻率為 。如果有 ，如圖(1-11b)所示，則在單位時間內(nèi)，總的受激輻射原子數(shù)密度n等于：因此，在入射光線寬度遠大于原子光譜線寬的情況下，受激躍遷與原子譜線中心頻率處的外來光單色能量密度有關。 1.4.1 光譜線，線型和光譜線寬度圖(1-11) 外來光作用下的受激原子數(shù)密度增寬類型？增寬原因？（一）均勻增寬每一發(fā)光原子所發(fā)的光，對譜線寬度內(nèi)任一頻率都有貢獻，而且這個貢獻對每個原子都是相同的 自然增寬 、碰撞增寬（二）非均勻增寬具有某一特定速度的發(fā)光原子，所發(fā)的光只對譜線內(nèi)該速度所對應的表觀頻率有貢獻，即不同原子對譜線貢獻不同 多普勒增寬 自然增寬原理？經(jīng)典電磁理論

23、認為所有電磁波的輻射都是由原子（離子或分子）的電荷振動而產(chǎn)生的。經(jīng)典理論把一個原子看作是由一個負電中心和一個正電中心所組成的電偶極子，當正、負電荷之間的距離作頻率為的簡諧振動時，該原子就輻射頻率為的電磁波。光強衰減到原光強 所用的時間，稱為振子的衰減壽命?？梢宰C明，它就是原子自發(fā)輻射的平均壽命1 經(jīng)典理論自然增寬的數(shù)學解釋傅里葉分析！A=?當時當 時原子譜線的半值寬度-自然增寬 !洛侖茲線型函數(shù)一 般 原 子 的 激 發(fā) 平 均 壽 命 自然增寬約為十分之幾兆赫到幾十兆赫的數(shù)量級洛侖茲線型函數(shù)2. 量子解釋(1) 測不準關系：對原子的能級來說，時間的不確定值就是原子的平均壽命 ，則能級寬度而頻

24、率寬度 的大小由能級寬度來決定。(2) 寬度為 的上能級原子，躍遷到寬度為 的下能級時，圍繞中心頻率 的譜線寬度為：1.4.2 自然增寬(3) 圖(1-14)畫出了三種不同情況由于能級寬度引起的輻射躍遷譜線寬度：圖（1-14）三種不同情況下輻射譜線的寬度(4) 舉例說明量子解釋與經(jīng)典理論的估計相符合碰撞增寬原理？碰撞增寬是由于發(fā)光原子間的相互作用造成的。對于氣體而言，大量原子作無規(guī)則熱運動時將不斷地發(fā)生碰撞（或原子與器壁碰撞），這種碰撞會使原子發(fā)光中斷或光波相位發(fā)生突變，其效果均可看作使發(fā)光波列縮短增寬線型仍為洛侖茲線型光的Doppler效應 光源與接收器連線方向上，二者相對速度為，真空中的光

25、速為 根據(jù)泰勒展開式 光的縱向Doppler效應！ 相對速度垂直于光源和接收器之間連線方向 光的橫向Doppler效應?。ê芪⑷?！常忽略?。〥oppler增寬原理？Doppler增寬在大量同類原子發(fā)光時，氣體原子的熱運動是無規(guī)則的，原子的運動速度各不相同，不同速度的原子所發(fā)出的光被接收時的（表觀）頻率也不相同，因而引起譜線頻率增寬。根據(jù)麥克斯韋速度分布律知，具有速度分量為的原子數(shù)為速度分量在范圍內(nèi)的原子占總數(shù)的百分比為發(fā)光原子相對接收器的運動對于原子所發(fā)出的光來說，表觀頻率為的光對應的原子具有的速度分量為，表觀頻率為的光對應的原子具有的速度分量為，即頻率與速度分量有一一對應關系。因此，頻率在之

26、間的光強與總光強之比（相對強度）（以 （）表示），應與速度分量在之間的原子數(shù)與總原子數(shù)之比z/ 相等。 由 ，得到 , 于是 高斯線型函數(shù)物理意義為：頻率附近單位頻率間隔內(nèi)的光強占總光強的百分比。（）稱為多普勒增寬的線型函數(shù)或高斯線型函數(shù)多普勒增寬!多普勒增寬線型函數(shù)!多普勒增寬的數(shù)量級.（原子量），.，及.（）對于氦氖激光器的.n 激光，氖原子的，設，得：。（）同理，對于 激光器的0 激光，仍設，得：。由于 氣體激光器0n 譜線的中心頻率低且 的值大，因此它的多普勒增寬比氦氖氣體激光器激光的增寬小。均勻增寬和非均勻增寬線型比較？均勻增寬:自然增寬和碰撞增寬分別產(chǎn)生于輻射自然衰減和碰撞引起的波

27、列中斷(或相位突變),二者均使波列偏離簡諧波,使原子發(fā)光不可能具有單一頻率,而具有有限譜線增寬.在這類增寬中,每一個發(fā)光原子所發(fā)的光,對譜線寬度內(nèi)任一頻率都有貢獻,而且這個貢獻對每個原子都是相同的.非均勻增寬:在多普勒增寬中,雖然每一靜止原子所發(fā)光的中心頻率均為0,但相對接收器具有某一特定速度的發(fā)光原子,所發(fā)的光只對譜線內(nèi)該速度所對應的表觀頻率有貢獻.各種不同速度的原子對fD()中的不同頻率有貢獻.也就是說,不同速度的原子的作用是不同的.均勻增寬和非均勻增寬線型比較？均勻增寬和非均勻增寬，也就是洛侖茲線型函數(shù)及高斯線型函數(shù)的圖形都是“鐘形”曲線，但它們很不相同。為了便于比較，同時畫出了兩種分布

28、的曲線，兩種線型函數(shù)的比較線寬相等在中心頻率處，高斯曲線的最大值是洛侖茲線型最大值的.倍。在中心頻率兩側(cè)，高斯曲線下降得比較陡，而洛侖茲曲線相對地說變化比較緩慢（即延長到較大的頻率范圍）兩種線型函數(shù)的比較1.5 激光的產(chǎn)生激光形成的條件？激光器的基本構(gòu)成？激光 與普通光源不同，激光是靠介質(zhì)內(nèi)的受激輻射向外發(fā)出大量的光子而形成的。受激輻射產(chǎn)生的光子與外來光子性質(zhì)完全相同，使入射光得到放大。用這種原理制成的光源稱為受激輻射的光放大器，簡稱激光器，其輸出光稱為激光1.5.1 介質(zhì)中光的受激輻射放大1. 要能形成激光，首先必須使介質(zhì)中的受激輻射大于受激吸收。圖1-19 光在介質(zhì)中傳播的物理圖像2. 光束在介質(zhì)中的傳播規(guī)律圖1-20 光穿過厚度為dz介質(zhì)的情況如圖(1-20) ，頻率為 的準單色光射向介質(zhì)，在介質(zhì)中z處取厚度為dz、截面為單位截面的一薄層，在 dt時間內(nèi)由于介質(zhì)吸收而減少的光子數(shù)密度為：1.5.1 介質(zhì)中光的受激輻射放大2. 光束在介質(zhì)中的傳播規(guī)律圖1-20 光穿過厚度為dz介質(zhì)的情況如圖(1-20) ，頻率為 的準單色光射向介質(zhì)，在介質(zhì)中z處取厚度為dz、截面為單位截面的一薄層，在 d