光电子学 (第一章2).ppt

含振子动能和势能，经典统计 ： 辐射w 按? 分布实验（实）和瑞利—金斯式算曲线（虚） §1-1光波动理论与光子学说 §1-2物质微观结构与能量状态 §1-3热辐射一般概念 §1-4黑体辐射 §1-5自发辐射, 受激吸收和受激辐射 §1-6谱线形状和宽度 §1-7均匀加宽和非均匀加宽 §1-8辐射的经典理论 1. 维恩公式 2. 瑞利 — 金斯公式 一、空腔热辐射 二、黑体辐射的实验规律 三、维恩公式和瑞利—金斯公式 四、普朗克公式 金斯1877-1946英国物理学家 瑞利1842-1919英国物理学家 瑞利按EM理论，黑体Me, B (?, T)与腔EM场能密度w(?, T)关系： w(?, T)与带电振子能量 关系： 瑞利--金斯式 曲线与实验比： 长波符合好， 短波有误， 能量随? 变短趋无穷谬论。 (1-4-6)不能反映辐射律。 著名紫外灾难 经典物理无法解释黑体辐射律，1900普朗克设：辐射能不连续，能量子假设。 黑体辐射单色辐出度： 长波： 普朗克变瑞利-金斯公式： 普朗克式反映黑体辐射律。 三公式关系： k =1.381×10-23 J / K h =6.626×10-34J·s 黑体辐射能密度： 短波： 普朗克变维恩式； Me, B(?, T)与w (?, T )关系 §1-1光波动理论与光子学说 §1-2物质微观结构与能量状态 §1-3热辐射一般概念 §1-4黑体辐射 §1-5自发辐射, 受激吸收和受激辐射 §1-6谱线形状和宽度 §1-7均匀加宽和非均匀加宽 §1-8辐射的经典理论 一、空腔热辐射 二、黑体辐射的实验规律 三、维恩公式和瑞利—金斯公式 四、普朗克公式 光与物质相互作用基础 　 1 §1-6 谱线形状和宽度 §1-4 黑体辐射 §1-3 热辐射的一般概念 §1-2 物质的微观结构与能量状态 §1-7 均匀加宽和非均匀加宽 §1-8 辐射的经典理论 §1-1 光的波动理论与光子学说 §1-5 自发辐射、受激吸收和受激辐射 概念（注概念及区别）： 物质原子，分子和离子微观粒子 组成，每粒子一定能态。 由量子力学，粒子占分立能级。 热平衡：粒子低能态； 受激励：粒子高能态。 一能态变另能态?跃迁。 a, 不吸收和发射光子——无辐射跃迁； 碰，热量传递状态变；不属光电子学内容； b, 物质与光互作用——辐射跃迁，原子能级变，吸收和发射光实现。 三种： 自发辐射 受激吸收 受激辐射 一、自发辐射 二、受激吸收 §1-1光波动理论与光子学说 §1-2物质微观结构与能量状态 §1-3热辐射一般概念 §1-4黑体辐射 §1-5自发辐射, 受激吸收和受激辐射 §1-6谱线形状和宽度 §1-7均匀加宽和非均匀加宽 §1-8辐射的经典理论 三、受激辐射 四、A21，B12 和 B21 的关系 五、受激辐射与自发辐射的区别 发能h? 光子 A21—爱因斯坦自发辐射系数， E2 粒子单位 t 自发跃迁几率。 §1-1光波动理论与光子学说 §1-2物质微观结构与能量状态 §1-3热辐射一般概念 §1-4黑体辐射 §1-5自发辐射, 受激吸收和受激辐射 §1-6谱线形状和宽度 §1-7均匀加宽和非均匀加宽 §1-8辐射的经典理论 一、自发辐射 二、受激吸收 三、受激辐射 四、A21，B12 和 B21 的关系 五、受激辐射与自发辐射的区别 原子高E2 停短t 自发向低E1 跃迁(a)。 自发跃迁几率A21 ：单位t，E2 能级n2 粒子中自发跃迁粒子与n2 比 E2 能级下E1，dt，高E2自发辐射跃迁到低E1粒子dn21, A21： 得 E2粒子数随 t ?，负 符合跃迁几率选择定则两能级间A21为107-108/s 红宝石晶体产生激光Cr离子上下能级A21仅102/s §1-1光波动理论与光子学说 §1-2物质微观结构与能量状态 §1-3热辐射一般概念 §1-4黑体辐射 §1-5自发辐射, 受