19-11激光 激光： Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为Laser,它表示“辐射的受激发射的光放大”。 ·激光是20世纪的四 项重大的发明之一
19－11 激光 激光： Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为Laser，它表示“辐射的受激发射的光放大”。 •激光是20世纪的四 项重大的发明之一
激光的发明 1916年，爱因斯坦提出受激辐射概念 1946年，布洛赫提出粒子数反转概念 1947年，兰姆和雷瑟福指出通过粒子数反转可以实 现受激辐射 1948年，柏塞尔发现粒子数反转现象，提出负温度 的概念，1952年，与布洛赫获得诺贝尔奖 1949年，卡斯特勒发明光泵，1971年获得诺贝尔奖 1951年，核自旋能级反转 1952年，韦伯提出微波激射器原理
一、激光的发明 •1916年，爱因斯坦提出受激辐射概念 •1946年，布洛赫提出粒子数反转概念 •1947年，兰姆和雷瑟福指出通过粒子数反转可以实 现受激辐射 •1948年，柏塞尔发现粒子数反转现象，提出负温度 的概念，1952年，与布洛赫获得诺贝尔奖 •1949年，卡斯特勒发明光泵，1971年获得诺贝尔奖 •1951年，核自旋能级反转 •1952年，韦伯提出微波激射器原理
1954年，汤斯、肖洛和普洛霍洛夫、巴索夫发明氨 Maser(微波激射放大器) 1957年，汤斯和肖洛最先发表激光器的详细方案，引 人激光的概念 1958年12月，肖洛和汤斯在《物理评论》上发表《红 外区和光学激射器》，论证将微波激射技术扩展到红 外区和可见光区的可能性。这是激光文上有重要意义 的历史文献。汤斯因此于1964年获诺贝尔物理奖 •1960年，梅曼发明第一台激光器一红宝石激光器
•1954年，汤斯、肖洛和普洛霍洛夫、巴索夫发明氨 Maser(微波激射放大器) •1957年，汤斯和肖洛最先发表激光器的详细方案，引 人激光的概念 •l 958年l 2月，肖洛和汤斯在《物理评论》上发表《红 外区和光学激射器》，论证将微波激射技术扩展到红 外区和可见光区的可能性。这是激光文上有重要意义 的历史文献。汤斯因此于1964年获诺贝尔物理奖 •1960年，梅曼发明第一台激光器——红宝石激光器
二、光与原子的相互作用 1、自发辐射 原子自发地从高能级返回到低能级 并放出光子的过程，称为自发辐射。 光子的能量为 hy=E2-E E 特点： •原子的跃迁是自发的、独立的，与外界作用无关； 光的振动方向、相位都不一定相同，不是相干光。 2、受激吸收 E, 原子吸收能量为hy=E2-E,的光子， 从低能级E,跃迁到高能级E,的过程 称为光的吸收，又称为受激吸收。 E 特点： 不是自发产生的，必须有外来光子的“刺激”才会产生 外来光子必须符合hv=E2-E的条件
二、光与原子的相互作用 1、自发辐射 原子自发地从高能级返回到低能级 并放出光子的过程，称为自发辐射。 光子的能量为 hn =E2 -E1 特点： •原子的跃迁是自发的、独立的，与外界作用无关； •光的振动方向、相位都不一定相同，不是相干光。 hn E2 E1 hn E2 E1 2、受激吸收 原子吸收能量为hn =E2 -E1的光子， 从低能级E1跃迁到高能级E2的过程 称为光的吸收，又称为受激吸收。 特点： •不是自发产生的，必须有外来光子的“刺激”才会产生 •外来光子必须符合hn =E2 -E1的条件
3、受激辐射 E2 hv 原子因受外来光子的刺激而从 hv 高能级状态向低能级状态跃迁 并辐射光子的过程，称为受激 E 辐射。 特征： •不是自发产生的，必须有外来 光子的刺激，且外来光子的频 率必须满足hy=E,-E1的条件； 在一个入射光子的作用 ·受激辐射出的光子与外来刺激 下，获得大量的状态完 的光子在频率、发射方向、相 全相同的光子，即形成 位及偏振状态等方面完全相同。 了光放大
hn E2 E1 3、受激辐射 hn 原子因受外来光子的刺激而从 hn 高能级状态向低能级状态跃迁 并辐射光子的过程，称为受激 辐射。 特征： •不是自发产生的，必须有外来 光子的刺激，且外来光子的频 率必须满足hn =E2 -E1的条件； •受激辐射出的光子与外来刺激 的光子在频率、发射方向、相 位及偏振状态等方面完全相同。 在一个入射光子的作用 下，获得大量的状态完 全相同的光子，即形成 了光放大