激光是怎样得到的激光具有什么特点 _原子

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一、激光产生原理
1、普通光源的发光——受激吸收和自发辐射
普通常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等地发光)是由于物质在受到外来能量(如光能、电能、热能等)作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。
激发的过程是一个“受激吸收”过程。
处在高能级(e2)的电子寿命很短(一般为10-8～10-9秒) ，在没有外界作用下会自发地向低能级(e1)跃迁，跃迁时将产生光(电磁波)辐射。
辐射光子能量为
hυ=e2-e1
这种辐射称为自发辐射。
原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。
由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。
在通常热平衡条件下，处于高能级e2上的原子数密度n2 ，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级e的原子数密度n的大小时随能级e的增加而指数减小，即n∝exp(-e/kt) ，这是著名的波耳兹曼分布规律。
于是在上、下两个能级上的原子数密度比为 n2/n1∝exp{-(e2-e1)/kt}
式中k为波耳兹曼常量， t为绝对温度。
因为e2>e1 ，所以n2《n1 。
【激光是怎样得到的激光具有什么特点】例如，已知氢原子基态能量为e1=-13.6eV ，第一激发态能量为e2=-3.4eV ，在20℃时， kt≈0.025eV ，则
n2/n1∝exp(-400)≈0 可见，在20℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。
一般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。
2、受激辐射和光的放大
由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。
电子能量由主量子数n(n=1,2,…)决定。
但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L和自旋角动量s ，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。

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对轨道角动量，波尔曾给出了量子化公式Ln=nh ，但这不严格，因这个式子还是在把电子运动看作轨道运动基础上得到的。
严格的能量量子化以及角动量量子化都应该有量子力学理论来推导。
量子理论告诉我们，电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在l(角动量量子数)量子数相差±1的两个状态之间，这就是一种选择规则。
如果选择规则不满足，则跃迁的几率很小，甚至接近零。
在原子中可能存在这样一些能级，一旦电子被激发到这种能级上时，由于不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁到低能级上。
这种能级称为亚稳态能级。
但是，在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级，并放出光子。

激光是怎样得到的 激光具有什么特点

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