第12章-6-原子中的电子,激光.ppt

3、方向性极强: 可直接作相干光源。 时间、空间相干性好, 1、相干性极好： 4、亮度极高 投射到月球(38万公里)光斑直径仅约2公里, Laser 激光器 2? 10mW的功率He-Ne激光器竟产生了比太阳大几千倍的辐射亮度 2、单色性好： ,而普通光源仅有10-5。 发散角～10 -4弧度 § 12.9.2 激光的特性 1. 激光冷却：80年代，借助于激光技术获得了中性气体分子的极低温（如10-10K）状态。这种激光冷却中性原子的方法是汉斯(T.W.H?nsh)和肖洛(A.L.Schawlow)于1975年提出的。 原子吸收光 子动量减小 运动的原子在共振吸收迎面射来的光子后，从基态过渡到激发态，其动量会减小了。 h? 基本思想： 激发态的原子会自发辐射出光子而回到初态，由于反冲会得到动量，此后，它又会多次吸收和自发辐射光子, 原子的速度会明显的减小, 而温度也就降低了。 12.9.3 激光的应用：激光冷却 用激光冷却和捕陷原子 1985年贝尔实验室的朱棣(Li)文小组用三对方向相反的激光束照射钠原子，在6束激光交汇处的钠原子团就冷却下来，温度达到了240?K 。 三维激光冷却示意图 由于原子不断吸收和随机发射光子，这些光子又可能被邻近原子吸收，原子和光子互相交换动量而相互纠缠在一起，低速的原子在其中无规则移动而无法逃脱，称做“光学粘团”，这是一种捕获原子使之聚焦的方法。 朱棣文(S.Chu)等三人因在激光冷却和捕获原子研究中的贡献而获得了1997年诺贝尔物理奖。 实验装置示意图 (1)激光通信原理 先将声音和图像信号调制到激光束上，然后把载有声音和图像信号的激光发送出去，最后用接收装置把声音和图像信号检出来. 　 2、激光的应用---激光通信 (2)激光通信特点 如果地面气候条件好，可以在直线距离为几十千米以至上百千米的两点之间直接进行激光通信.但是大气中的云、雨、雾、烟尘等因素，会使通信距离和通信质量受到限制. 3.激光的应用---光纤通信 光纤的应用：胃镜、光纤通信 光导纤维 高温下的光纤 光纤光缆与连接器 1.光纤通信的原理; 光纤由内芯和包层两部分组成，内芯由光速较小的物质做成，包层由光速较大的物质组成，光在内芯中传播时，不断被包层反射回来，曲折前进. 　　 2.光纤通信的优越性 （1）带有信号的激光沿着光纤向前传播，不受外界条件的干扰，使激光通信能传播很远，并且能提高通信质量.  （2）激光的光纤通信容量大，一根光纤可以传送几百路电话，几个频道的电视节目，而用电缆来传送电信号，一根电缆只能传送几十路电话. 神光 -Ⅰ装置的两路激光系统 神光-Ⅱ装置的八路激光系统 2000建成 8 光束 / ? 200mm， 6KJ/1倍频，~2.5KJ/3倍频 /1ns 1986 建成 2光束 / ? 200mm， 1.6KJ /1倍频 （1.06?m) / 1ns 4.激光的应用: 我国的激光核聚变装置 神光-Ⅱ装置的靶室和物理诊断设备 在靶室内八束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料样品上，引发核聚变 5.激光的应用: 用激光使脱落的视网膜再复位 （目前已是常规的医学手术） 例. GaAlAs(砷铝化钾)半导体激光器的体积可小到200 ?m3 但仍能以 5.0mW 的功率连续发射波长为 0.80 ?m 的激光。这一小激光器每秒发射多少光子？ 解： *§12.10 分子的转动和振动能级 (Rotational and vibrational energy level of molecules) 一、分子结构 分子是由原子组成的。两个或两个以上的原子结合在一起可以形成稳定的分子。 氢分子中，两个电子在二原子核的联合电场中运动，电子是二原子核所共有的。在基态时，按照泡利原理，电子的自旋必须相反。 氢分子结构示意图 + + - - 当两个氢原子接近时，原子核之间的库仑斥力就增大。势能随原子核距离的减小而增大。如图是氢原子之间的相互作用势。其中： r0 : 氢分子平衡距离 0.7416?10 –8c m 二、分子能级 Eb : 氢分子结合能4.476eV 从分子光谱可以研究分子的结构。分子光谱比原子光谱要复杂的多，这是由于它内部复杂的运动状态。分子内部的运动可以分三部分状态： E(r) r r0 Eb H2分子的二最低的势能曲线 1、分子的电子运动状态和电子能级：在分子中的电子运动正如原子