激光與原理習(xí)題解答第二章

1、激光原理第二章習(xí)題答案1估算氣體在室溫(300K)下的多普勒線寬和碰撞線寬系數(shù)。并討論在什么氣2COD???壓范圍內(nèi)從非均勻加寬過渡到均勻加寬。解：氣體在室溫(300K)下的多普勒線寬為2COD??11822770693103007.16107.161010.610440.05310HzDTM????????????????????????????氣體的碰撞線寬系數(shù)為實驗測得，其值為2CO?49KHzPa??氣體的碰撞線寬與氣壓p的關(guān)系

2、近似為2COLp????當(dāng)時，其氣壓為LD?????930.053101081.6Pa4910Dp????????所以，當(dāng)氣壓小于的時候以多普勒加寬為主，當(dāng)氣壓高于的時候，變1081.6Pa1081.6Pa為以均勻加寬為主。2考慮某二能級工作物質(zhì)，能級自發(fā)輻射壽命為，無輻射躍遷壽命為。假定在2Es??t=0時刻能級上的原子數(shù)密度為，工作物質(zhì)的體積為V，自發(fā)輻射光的頻率為，求：2E2(0)n?(1)自發(fā)輻射光功率隨時間t的變化規(guī)律；(2)

3、能級上的原子在其衰減過程中發(fā)出的自發(fā)輻射光子數(shù)；2E(3)自發(fā)輻射光子數(shù)與初始時刻能級上的粒子數(shù)之比，稱為量子產(chǎn)額。2E2?2?解：(1)在現(xiàn)在的情況下有可以解得：11()22()(0)stntne?????可以看出，t時刻單位時間內(nèi)由于自發(fā)輻射而減小的能級之上的粒子數(shù)密度為，這就2sn?是t時刻自發(fā)輻射的光子數(shù)密度，所以t時刻自發(fā)輻射的光功率為：222()()sdntnndt?????因為與相比很大，這表示粒子在能級上停留的時間很短，

4、因此可以認為能級32S21A3E3E上的粒子數(shù)，因此有。這樣做實際上是將三能級問題簡化為二能級問題來求30n?30dndt?解。由(I)式可得：代入式(V)得：因為，所以30n?12312=nnnnnn????又因為3120dndndndndtdtdtdt????即所以紅寶石對波長為694.3nm的光透明，意思是在能量密度為的入射光的作用下，紅寶石介?質(zhì)內(nèi)雖然有受激吸收和受激輻射，但是出射光的能量密度仍然是。而要使入射光的能量密度?等于

5、出射光的能量密度，必須有為常數(shù)，即，這樣式(VI)變?yōu)椋?2()nn?210dndtdndt??該式應(yīng)該對于任意大小的均成立，所以只有，即時才可以。這?1212()0Bnn???12nn?樣由上式可得：1321213132()(1)WASAS???由于，所以210S?這個時候紅寶石對的光是透明的。694.3nm??4有光源一個，單色儀一個，光電倍增管及電源一套，微安表一塊，圓柱形端面拋光紅寶11333231nWnSA??11323212