光的受激吸收以及愛(ài)因斯坦三系數(shù)關(guān)系3受激吸收受激吸收課件

1.4光的受激吸收以及愛(ài)因斯坦三系數(shù)關(guān)系1.4光的受激吸收3

受激吸收受激吸收：處于低能級(jí)E1的原子受到外來(lái)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(jí)E2的過(guò)程。吸收前吸收后3受激吸收受激吸收：處于低能級(jí)E1的原子受到外來(lái)光子（能3

受激吸收（1）受激吸收躍遷速率與受激吸收系數(shù)（2）受激吸收幾率討論3受激吸收（1）受激吸收躍遷速率與受激吸收系數(shù)（2）受激從E1經(jīng)受激吸收躍遷到E2具有一定的躍遷速率則有式中的為外來(lái)光的光場(chǎng)單色能量密度，即受激吸收躍遷速率與外來(lái)光的光場(chǎng)單色能量密度成正比。其他參數(shù)意義同自發(fā)輻射：n1為某時(shí)刻低能級(jí)E1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(shí)間間隔內(nèi)由E1受激吸收躍遷到E2的原子數(shù)，“－”被去除表示E2能級(jí)的粒子數(shù)密度增加。B12稱(chēng)為愛(ài)因斯坦受激吸收系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)受激吸收系數(shù)。（1）受激吸收躍遷速率與受激吸收系數(shù)3.受激吸收討論（1.3.10）從E1經(jīng)受激吸收躍遷到E2具有一定的躍遷速率則有（1）受激吸受激吸收（躍遷）幾率W12定義為則有受激吸收的躍遷幾率的物理意義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，在外來(lái)單色能量密度為的光照下，E1能級(jí)上因?yàn)槭芗の哲S遷到E2能級(jí)上的粒子數(shù)密度占處于E1能級(jí)總粒子數(shù)密度的百分比。（2）受激吸收幾率3.受激吸收討論（1.3.11）受激吸收（躍遷）幾率W12定義為三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B21、B12三個(gè)系數(shù)的關(guān)系

在光和原子相互作用達(dá)到熱平衡的絕對(duì)黑體空腔內(nèi)的原子系統(tǒng)中，如果單色輻射能量密度為，則有如下關(guān)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)式子的左邊是與高能級(jí)上粒子數(shù)有關(guān)的輻射光子數(shù)，而右邊是與低能級(jí)上粒子數(shù)有關(guān)的吸收光子數(shù)，即發(fā)射與吸收光子數(shù)相等.三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B21三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B21、B12三個(gè)系數(shù)的關(guān)系根據(jù)波爾茲曼分布定律，動(dòng)平衡的條件下，對(duì)于簡(jiǎn)并度g2的高能級(jí)E2和簡(jiǎn)并度g1的低能級(jí)E1有將高能級(jí)E2上的粒子數(shù)n2用低能級(jí)E1上的粒子數(shù)n1來(lái)表示,并代入動(dòng)平衡的條件下三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)滿足的關(guān)系式進(jìn)一步化簡(jiǎn),得到熱平衡空腔得單色輻射能量密度為三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B21、B12三個(gè)系數(shù)的關(guān)系絕對(duì)黑體空腔內(nèi)的原子系統(tǒng)中，單色輻射能量密度同時(shí)滿足普朗克公式欲使式中兩個(gè)等號(hào)同時(shí)滿足必須保證分式前的系數(shù)和指數(shù)前的系數(shù)都相等，因而得到三個(gè)愛(ài)因斯坦系數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系:三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系A(chǔ)21、B三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（1）愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系（2）特例情況下的愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系討論三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（1）愛(ài)因斯坦系數(shù)三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（1）愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系

上兩個(gè)式子是愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的基本關(guān)系.由于三個(gè)系數(shù)都是原子的特征參量,所以它們與具體過(guò)程無(wú)關(guān).討論三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（1）愛(ài)因斯坦系數(shù)三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（2）特例情況下的愛(ài)因斯坦系數(shù)之間的關(guān)系如果，則有討論當(dāng)高低能級(jí)的簡(jiǎn)并度相同時(shí)，受激輻射與受激吸收系數(shù)相等。外來(lái)光子被吸收和激發(fā)受激輻射的機(jī)會(huì)相同。但是一般講高能級(jí)的簡(jiǎn)并度總比低能級(jí)的簡(jiǎn)并度要高，因此受激輻射比受激吸收系數(shù)要小。在折射率為

的介質(zhì)中，自發(fā)輻射系數(shù)與受激輻射系數(shù)之間關(guān)系為三、自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收之間的關(guān)系（2）特例情況下的四、自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率對(duì)于發(fā)光介質(zhì)中某一單位體積，自發(fā)輻射的光功率體密度可表示為受激輻射的光功率體密度可表示為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(duì)于平衡熱輻射光源則有四、自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率對(duì)于發(fā)光介質(zhì)中某一單位體積四、自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率（1）普通光源自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率之比討論溫度T=3000K的熱輻射光源，發(fā)射的波長(zhǎng)為500nm時(shí)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普通光源主要是自發(fā)輻射四、自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率（1）普通光源自發(fā)輻射光功四、自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率（2）激光光源自發(fā)輻射光功率與受激輻射光功率之比討論

激光光源打破了熱平衡且單色能量密度比普通光源大1010倍，對(duì)于上例,受激輻射