激光是怎样产生的?是因汇聚声波而产生的
激光是怎样产生的?简单地说激光是物质因受到激发而产生的光。也就是物质受到外来光的感应而发光。具体地说,在一个原子体系中,总有些原子处于高能级,有些处于低能级。自发辐射就是在原子没有任何外界影响下,处于高能量级上电子自发地向低能级上跃迁而发光。 自发辐射的特点是各原子产生的光都是独立的,它们的振动方向、传播方向、相位等到往往是不相同的,这样辐射产生的光是不相干光。当处于低能级的原子接收到光子的能量时而吸收这个能量,原子从低能级跃迁到高能级上处于激发态,这收受激吸收。 另外还有受激辐射,就是如果原子体系本来处于高能态,当有特征光子投入时,此原子受激,由高能级跃迁到低能级,同时又释放一个光子...全部
激光是怎样产生的?简单地说激光是物质因受到激发而产生的光。也就是物质受到外来光的感应而发光。具体地说,在一个原子体系中,总有些原子处于高能级,有些处于低能级。自发辐射就是在原子没有任何外界影响下,处于高能量级上电子自发地向低能级上跃迁而发光。
自发辐射的特点是各原子产生的光都是独立的,它们的振动方向、传播方向、相位等到往往是不相同的,这样辐射产生的光是不相干光。当处于低能级的原子接收到光子的能量时而吸收这个能量,原子从低能级跃迁到高能级上处于激发态,这收受激吸收。
另外还有受激辐射,就是如果原子体系本来处于高能态,当有特征光子投入时,此原子受激,由高能级跃迁到低能级,同时又释放一个光子,这就变成两个光子,这叫受激辐射击。因此,在光和原子体系的相互作用中,自发辐射、受激辐射和受激吸收总是同时存在的。
如果想获得越来越强的光,也就是说产生越来越多的光子,就必须要使受激辐射产生的光子多于受激吸收所吸收的光子。怎样才能做到这一点呢?我们知道,光子对于高低能级的光子是一视同仁的。在光子作用下,高能级原子产生受激辐射的机会和低能级的原子产生受激吸收的机会是相同的。
这样,是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。若位于高能级的原子远远多于位于低能级的原子,我们就得到被高度放大的光。但是,在通常热平衡的原子体系中,原子数目按能级的分布服从玻尔兹曼分布率。
因此,位于高能级的原子数总是少于低能级的原子数。在这种情况下,为了得到光的放大,必须到非热平衡的体系中去寻找。
所谓非热平衡体系,是指热运动并没有达到平衡、整个体系不存在一个恒定温度的原子体系。
这种体系的原子数目按能级的分布不服从玻尔兹曼分布率,位于高能级上的原子数目有可能大于位于低能级上的原子数目。这种状态称为“粒子数反转”。如何才能达到粒子数反转状态呢?这需要利用激活媒质。所谓激活媒质(也称为放大媒质或放大介质),就是可以使某两个能级间呈现粒子数反转的物质。
它可以是气体,也可以是固体或液体。用二能级的系统来做激活媒质实现粒子数反转是不可能的。要想获得粒子数反转,必须使用多能级系统。
在现代的激光器中,第一台激光器红宝石激光器是三能级系统,也有一些激光器采用了四能级系统,如钕玻璃激光器。
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