1、习题与思索题1 设一对激光能级为E1和E2（g1=g2），两能级间跃迁频率为（对应波长为），能级上粒子数密度分别为n1和n2，试求1）当=3000MHz，T=300K时，n2/n1=？；2）当=1um，T=300K时，n2/n1=？；3）当=1um，n2/n1=0.2时，T=？/10/5 1/16/10/5 答：利用热平衡下波尔兹曼分布公式答：利用热平衡下波尔兹曼分布公式,将已知条件带入便可求解：将已知条件带入便可求解：其中其中h=6.62610-34J s，k=1.3810-23J/K。1）n2/n1=0.9998;2)n2/n1=1.42510-21；3)T=1.11710-4K。2/16
2、习题与思索题2 0.5m时，什么温度下自发辐射率与受激辐射率相等？T=300K时，什么波长下自发辐射率相等？/10/5 3/16/10/5 4/16习题与思索题3为使氦氖激光器(=632.8nm)相干长度到达1km，它单色性/是多少？（相干长度定义为L=c*t=c/）答：因为v=c/，所以有：=-c/2,也就是/=-/c，又因为相干长度定义=c/，带入上式有：/=/L，带入数据计算可得：/=632.8nm/1km=6.32810-10。/10/5 5/16习题与思索题4 比较二能级系统中自发辐射与受激辐射差异(画能级图)。/10/5 答答：自自发发辐辐射射是是处处于于高高能能级级态态E2原原子
3、子自自发发跃跃迁迁到到低低能能级级态态E1，并并同同时时向向外外辐辐射射出出一一个个光光子子。受受激激辐辐射射是是处处于于高高能能级级态态E2原原子子在在外外界界光光作作用用下下跃跃迁迁到到E1，同同时时辐辐射射出出与与外外界界光光信信号同一状态光子。号同一状态光子。自自发发辐辐射射与与外外界界作作用用无无关关。各各原原子子辐辐射射都都是是独独立立地地进进行行。因因而而所所发发光光子子频频率率、初初相相、偏偏振振态态、传传输输方方向向等等都都不不一一样样。不不一一样样光光波波列列是是不不相相干干。其其相相干干性性、单单色色性性、方方向向性性都都很很差差。而而受受激激辐辐射射是是在在外外界界光光
4、子子刺刺激激作作用用下下发发生生，而而且且受受激激辐辐射射出出光光子子，与与入入射射光光子子含含有有相相同同频频率率，相相同同初初相相，相相同同传传输输方方向向，相相同同偏偏振振态态等等。即即与与外外来来光光子子含含有有完完全全相相同同状状态。（能级图以下）态。（能级图以下）6/16/10/5 A 自发辐射B 受激辐射7/16习题与思索题5试利用玻尔兹曼分布公式以及普朗克公式推导爱因斯坦关系式。/10/5 8/16/10/5 9/16习题与思索题6 利用爱因斯坦关系式分析为何二能级系统不能产生激光？（dN2/dt=0）/10/5 10/16/10/5 11/16习题与思索题7 简述激光产生条件。/10/5 12/16/10/5 13/16/10/5 14/16习题与思索题8 以一个三能级原子系统为例，说明激光器基本组成和产生激光基本原理。/10/5 15/16/10/5 16/16
