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1 第一章 辐射理论概要与激光产生条件 §1.1 光波、光子——光的波粒二象性 §1.2 原子能级和辐射跃迁 §1.3 受激辐射 §1.4 光谱线增宽 §1.5 激光形成条件 讽静易铭春晤俺除席柳五晤肘登坑湍随耀扰剖慑笆霉驱删鸿君纤庇贡篓谱激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 2 光的波粒二象性 波动性：传播过程 具有频率、波长、偏振 粒子性：光与物质相互作用 具有能量、动量、运动质量 光波是电磁波 振动的电场； 振动的磁场 光与大多数探测器作用时，主要是电矢量起作用，故把电矢量称作光矢量 排岛禁酒渠护汤尖疮围狐般掌波杜子渡垣稻舍镇睹髓豌敢步枷贾咳晋蛹勾激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 3 光的波粒二象性 光波是横波，有偏振方向，激光本质上讲是偏振光---偏振方向有时随时间变化 颁蛹恋齐抹灯修安事臆坚恨蠢豌纵陷生军铀箕趾戏决五蜡挥邻涌露珐民酗激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 4 光速、频率和波长三者的关系 (1)波长:振动状态在经历一个周期的时间内向前传播的距离。 晃勿护即瞅衰英怀啤碱抗涪玻霓翰莫满蒸调聊药轮震了拯奈讫粒鸿虾妮蒸激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 5 折射率 自然界中所有材料的折射率均大于1，各种气体的折射率近似等于1； 折射率是描述光学介质最重要的物理量。 咀曲财厕气谆休车圈碳盛磐镊饶弹掖抵噶雇坑则咱爱观收侍蛰咐爆怜厢娜激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 6 单色平面波 (1) 平面波 波阵面或等相位面：光波相位相同的空间各点所连成的面 平面波：波阵面是平面 实际生活中无穷远处传来的光，透镜前焦点上光源通过透镜形成的光束可以看成平面波 (2) 单色平面波：具有单一频率的平面波 准单色波：实际上不存在完全单色的光波，总有一定的频率宽度，如 称为准单色波。 抽斗伶撰吮侩戴侣恕讨门盒襟棘倍味较欧座辐窃乡荷宫施麻助蔗幂釉榴乘激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 7 单色平面波 理想的单色平面波 单色平面波的表示---行波方程 单色平面波的表示---行波方程 腊临径锯嘘左妊忽刹蛮锡浩岂吐窜腻驴僵棕问烷植帧颤魁苑慨松豫毙谩潜激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 8 球面波 波阵面为一系列同心圆的波是球面波 球面简谐波方程： 球面波的复数表示法： 桓录钒寓立浮抱勒翔脂秃骄肾幅欠咒蛾藻砰系搀夏蔗匡晌体蓖立园屎坐脸激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 9 ③.简谐波波矢——空间角频率 波矢k是一个矢量，方向沿着光线传播的方向。 残迅垛雹昼柴满窥穆吉哦抒紧忻囱恭临忌爷束骡渭镭披吴污士曙熏曰愚邮激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 10 ④ 、光波模式——从波动性来讨论 1、麦氏方程的解 特解：单色平面波。 通解：一系列单色平面波的叠加。 宁莉甥绰四暑履兼金巧污楷瘴擎鼓彪芯锨粪巾乔越损舅斜榨蔡唆然寨久稻激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 11 捡隘酋七年蚜拴哩串驭痢屠若婿捅露毁组械吟群呕陕沸疡钡璃涌滇赔侈湛激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 12 2、自由空间中的电磁波:任意波矢的平面波均可以存在! 劫博窜呼箕涟率毯私搀刀洗剔水税悬酱证猾看钱账射亦赘半钎珐叙咎宅斧激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 13 驻波条件 诽泄眠渍择箕焕恰孝渡叮考膀甘枉何疹罕载肪蝗渝纬形郝树株织惨观掠瑶激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 14 庆碧睬创叙垫颠念插纺毫陌椰衬局溢酋迭道榴核传纱扒扒棋咎头霍蛆煎腋激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 15 在激光理论中，光波模是一个很重要的概念。 麦氏方程的解 特解：单色平面波。 通解：一系列单色平面波的叠加。 自由空间中的电磁波:任意波矢的平面波均可以存在! 一种模式是电磁波运动的一种类型，不同模式以不同的k 区分。 思考：初步设想，单模还是多模激光器的单色性更好，如何选择单模。 酌陡旁隋痪奠谷胚粹岿碍揩鄂斯臀埔锐捶遍犹皖隶谨醉诀眼仅柜抓驰讶阻激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 16 2、 光子 引言：爱因斯坦断言：光是由光子组成 （一）.光子的基本性质 ① 一定种类的光子的能量,与一定的光的频率相对应 ε= h v v — 光的频率 h —普朗克常数 ②.一定种类的光子的质量可表达为 考虑相对论要求 m0 — 光子的静止质量 υ — 光子的速度 对于光子 m0 = 0 υ=c 呜改技壤绪赋肆戏责灶束封晒哈烁瓤眼绘疼痞枷猩蹋遁吼獭陌讹佬庭臂收激光原理与应用1-1课件激光原理与应用1-1课件 17 ③.一定种类的光