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        技術專題

        光的自發發射、受激發射與受激吸收

        發布日期:2014-07-08 點擊:2673
        光的自發發射、受激發射與受激吸收

        一、光的自發發射

        處在高能級上的原子,都具有向往穩定而自發地回到地能級狀態的特性。當它們紛紛回襖低能級時,它們就以光的形式釋放出能量來。這就是原子的自發發射。由于每個原子的躍遷都是自發和獨立進行的,因此它們輻射出的光波方向和相位都不一致。對于二能級系統中的原子躍遷來說,它們發射出的光波列的頻率是相同的,但相位卻是不相關的,波列的偏振方向和傳播方向也是隨機分布的。因此原子自發發射出來的光波,在物理上稱之為非相干的自然光。

        自發發射幾率與激發態壽命成反比。

        二、光的受激發射

        光子作用于高能級的原子上時會產生受激發射。

        若輸入一個光子,則輸出兩個光子。在受激發射的過程中,光子數獲得了放大。受激發射的光子與入射光子頻率相同、相位相同,偏振方向和傳播方向也相同,二者是完全相干的。

        受激發射幾率與自發發射幾率不同,前者與入射光強有關,后者是一個常數。

        三、受激吸收

        低能態的原子吸收光子的能量才能被抽運到高能態上;原子對光能量的吸收是有選擇性的。

        受激吸收幾率是一個與入射光強有關的參數。

        受激吸收與受激發射并非簡單的逆過程。受激吸收是靠消耗外來光子能量來完成泵浦過程,即把低能級上的原子抽運到高能級上去。而受激發射則是靠高能級的原子發射光子來完成光放大過程。

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