28原子中的电子精读.ppt

温 馨 提 示 抓紧时间复习了，时间很紧迫了！ 同步习题一定要做！而且最好全做！！ 对选择和填空题一定要理解，而不是去死记硬背！ 计算题一定要理解！ 注意通知的大学物理课外辅导时间！ 28.6 激光 一、自发辐射 受激辐射 二、激光原理 三、激光器的三个主要组成部分 四、激光器 五、激光器的特性和应用 激光又名莱塞 （Laser），它的全名是： （Light amplification by stimulated emission of radiation） “辐射的受激发射光放大” 世界上第一台激光器诞生于1960年。 它们的基本原理都是基于1916年爱因斯坦 提出的受激辐射理论。 一、自发辐射 受激辐射 1 自发辐射 原子在没有外界干预的情况下，电子会由处于激发态的高能级E2自动跃迁到低能级E1，这种跃迁称为自发跃迁。由自发跃迁而引起的光辐射称为自发辐射。 . 发光前 . 。 发光后 自发辐射 2 光吸收 当外来光子的能量 满足 时， 原子中处于低能级 的电子就会吸收光子的能量，并从低能级 跃迁到高能级 , 这个过程称为光吸收。 吸收后 。 . 吸收前 . 受激吸收 3 受激辐射 由受激辐射得到的放大了的光是相干光，称之为激光。 原子中处于高能级E2的电子，会在外来光子 其频率恰好满足 的诱发下向低能级E1跃迁， 并发出与外来光子一样特征的光子，这叫受激辐射。 . . 。 发光前 发光后 受激辐射的光放大示意图 二、激光原理 1 粒子数正常分布和粒子数布居反转分布 表明，处于低能级的电子数大于高能级的电子数，这种分布叫做粒子数的正常分布。 叫做粒子数布居反转，简称粒子数反转或称布居反转。 已知 粒子数的正常分布 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 粒子数反转分布 。 。 。 。 。 美国物理学家梅曼于1960年9月制成第一台红宝石固体激光器。 从外界输入能量（如光照，放电等），把低能级上的原子激发到高能级上去，这个过程叫做激励（也叫泵浦）。 红宝石中铬离子能级示意图 . . 。 。 基态 亚稳态 激发态 2 光学谐振腔 激光的形成 光在粒子数反转的工作物质中往返传播，使谐振腔内的光子数不断增加，从而获得很强的光，这种现象叫做光振荡。 加强光须满足驻波条件 激光光束 全反射镜 光学谐振腔示意图 部分透光反射镜 三、激光器的三个主要组成部分的作用 1、工作物质 2、激励能源（泵浦源） 有合适的能级结构， 能实现粒子数反转。 3、光学谐振腔 保证光放大， 使激光有良好的方向性和单色性。 使原子激发，维持粒子数反转。 四、激光器 1 氦氖气体激光器 氦氖激光器 全反射镜 部分反射镜 A K 输出的激光单色性好、结构简单、使用方便、成本低等优点。 氦和氖的原子能级示意图 基态 亚稳态 氦 氖 632.8nm 1 2 3 2 红宝石激光器 红宝石激光器的工作物质是棒状红宝石晶体，它发出的激光是脉冲激光，波长为694.3nm。 。 。 。 全反射镜 半透射镜 红宝石棒 。 脉冲灯 红宝石激光示意图 激光器发展的主要方面 （1）扩展了激光的波长范围。 （2）激光的功率大大提高。 （3）激光器已能实现小型化。 五、激光器的特性和应用 1 方向性好 利用激光准直仪可使长为2.5km的隧道掘进偏差不超过16nm。 2 单色性好 4 能量集中 3 相干性好 普通光源的发光过程是自发辐射，发出的不是相干光，激光的发光过程是受激辐射，发出的光是相干光。 激光的单色性比普通光高 倍。 高能激光（约5500 oC的高温）焊接硬质材料 * 原子中的电子 第28章 28.1 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 28.2 氢原子的量子力学处理 28.3 电子自旋与自旋轨道耦合 28.4 微观粒子的不可分辨性 泡利不相容原理 28.5 各种原子核外电子的组态 28.6 激光 本章主要内容 Δ Δ 教学基本要求 2 理解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解能量、角动量及空间量子化。 3 了解激光工作原理。 1 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 28.1 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 一、氢原子光谱的实验规律 二、玻尔的氢原子理论 三、氢原子轨道半径和能量的计算 四、玻尔氢原子理论的意义和困难 红 蓝 紫 6562.8? 4340.5? 4861.3? 一、氢原子光谱的实验规律 氢原子的可见光光谱： A即由此得来。 。 。 ‥ 1853年瑞典人埃格斯特朗（A.J.Angstrom） 测得氢可见光光谱的红线， 到1885年， 观测到的氢原子光谱线已有14条。 1885 年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见光部分的规律 1890 年瑞典物理