激光原理及應(yīng)用陳家璧主編習(xí)題解答

1、1思考練習(xí)題11試計(jì)算連續(xù)功率均為1W的兩光源，分別發(fā)射＝0.5000?m，=3000MHz的光，每秒??從上能級(jí)躍遷到下能級(jí)的粒子數(shù)各為多少？答：粒子數(shù)分別為：188346341105138.21031063.6105.01063.61????????????????chqn239342100277.51031063.61?????????hqn2熱平衡時(shí)，原子能級(jí)E2的數(shù)密度為n2，下能級(jí)E1的數(shù)密度為n1，設(shè)，求：(1)21gg?

2、當(dāng)原子躍遷時(shí)相應(yīng)頻率為＝3000MHz，T＝300K時(shí)n2n1為若干。(2)若原子躍遷時(shí)發(fā)光波?長(zhǎng)＝1?，n2n1＝0.1時(shí)，則溫度T為多高？?答：（1）則有：(mnEEmmkTnnngeng???）1]3001038.11031063.6exp[2393412????????????kThenn?（2）KTTennkTh3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[?????????????????

3、??3已知?dú)湓拥谝患ぐl(fā)態(tài)(E2)與基態(tài)(E1)之間能量差為1.64l0－18J，設(shè)火焰(T＝2700K)中含有1020個(gè)氫原子。設(shè)原子按玻爾茲曼分布，且4g1＝g2。求：(1)能級(jí)E2上的原子數(shù)n2為多少？(2)設(shè)火焰中每秒發(fā)射的光子數(shù)為l08n2，求光的功率為多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4????????????????nnegngnkTh?且202110??nn可

4、求出312?n（2）功率＝W918810084.51064.13110???????4(1)普通光源發(fā)射＝0.6000?m波長(zhǎng)時(shí)，如受激輻射與自發(fā)輻射光功率體密度之比?，求此時(shí)單色能量密度為若干？(2)在He—Ne激光器中若qq激自1=2000??，為0.6328?m，設(shè)＝1，求為若干？34100.5msJ????????qq激自答：（1）3解上面的方程可得：82.2?x即：1182.282.2?????khTkThmm??（2）輻射能

5、量密度為極大值的波長(zhǎng)與的關(guān)系仍為m?m?mmc???8由歸一化條化證明(1－65a)式中的比例常數(shù)1A??證明：，由歸一化條件且是極大的正數(shù)可得：2202)21()(4)(????????AfN0???????1)21()(402202?????dA??????1)21()(4202202??????dA???????1)41(120222?????dA???????11]4[4202??????AarctgA9試證明：自發(fā)輻射的平均壽