光的吸收和发射.ppt

定义，则，强度为I的波沿z方向通过吸收样品时，强度衰减为：不因与辐射场的作用而显著改变时，当粒子数密度，称为线性吸收?ik(?)为吸收截面，表征每个分子的吸收。为常数，?ik(?)或?ik(?)与I无关，第37页,共55页，2024年2月25日，星期天2、非线性吸收强度为I的波沿z方向通过吸收样品时，强度衰减：入射光较强时，上能级Ek的粒子数Nk显著增加，而Ni则减少，是I的函数，dI不再正比于I，称为非线性吸收第38页,共55页，2024年2月25日，星期天以二能级系统为例说明非线性吸收二能级系统的速率方程：其中，稳定条件下：E2E1B12B21A21C21C12C12,C21为碰撞感生跃迁几率——无外场时，粒子数分布之差——饱和参量第39页,共55页，2024年2月25日，星期天稳定条件下：取：——平均弛豫几率所以，若弛豫过程只有自发发射（R1=0，R2=A21），则第40页,共55页，2024年2月25日，星期天二能级吸收系数：其中，由得——饱和强度当I=Is时，?N=?N0/2当I→∞时，?→0第41页,共55页，2024年2月25日，星期天存在其它弛豫途径时，N1+N2不再为一常数E2E1B12B21A21C21C12K1K1K2K2RK2RK1其中，RiNi为使该能级粒子数Ni减少的弛豫过程（包括自发发射），为对能级粒子数Ni增加有贡献的所有来自ｋ能级的弛豫过程若I(?12)对这些弛豫过程总的贡献影响不大，可设第42页,共55页，2024年2月25日，星期天稳定条件下，——无外场时，粒子数分布之差——饱和参量——饱和强度第43页,共55页，2024年2月25日，星期天总结在一定频率范围内，单位体积的模数:在?→?+d?内热辐射场的能量密度为——普朗克辐射定律爱因斯坦系数的关系为：能态的统计权重第44页,共55页，2024年2月25日，星期天能级Ei的有效寿命为自发发射受激发射碰撞弛豫线性吸收吸收系数：?ik(?)为吸收截面。第45页,共55页，2024年2月25日，星期天习题第46页,共55页，2024年2月25日，星期天第47页,共55页，2024年2月25日，星期天第48页,共55页，2024年2月25日，星期天第49页,共55页，2024年2月25日，星期天第50页,共55页，2024年2月25日，星期天第51页,共55页，2024年2月25日，星期天第52页,共55页，2024年2月25日，星期天第53页,共55页，2024年2月25日，星期天第54页,共55页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第55页,共55页，2024年2月25日，星期天*Tungstenwire：钨丝；flashlamp：闪光灯；highpressuredischargelamp：高压放电灯；spectrallamp：光谱灯；discretespectra：分立谱；translationalenergy：平动能Isotropic：各向同性***highcurrentmercurydischargelamp：高电流的汞放电灯；neon：氖*Attenuation：衰减**H=6.626*10-34Js*Hyperfine：超精细的*时间相干性：指在同一空间点上，两个不同时刻的光场之间的相干性。时间相干性常用相干时间来描述。处在相干时间间隔内的光场是相干的。在相干时间内光波传播的距离称为相干长度空间相干性：指在同一时刻，两个不同空间点上光场之间的相干性。第5页,共55页，2024年2月25日，星期天真实的实验没有腔，但对于理论处理，加腔可以将空间限制在一个有限区间，最终结果与假设的腔的尺寸、形状和特性无关。在空的空间电场满足以下方程：4、腔模（CavityModes）——波动方程——Maxwell方程立方腔理想导体腔，腔壁完全导电，在腔的边界电场的切向分量为零。对腔内电磁辐射的频谱分布的计算分为性质不同的两部分：场的空间分布，推导出不同激发模的数目表达式——模式密度；场的时间特性，计算温度为T时每个激发模所携带的能量——能量密度。第6页,共55页，2024年2月25日，星期天这些驻波称为腔模，并满足边界电场的切向分量为零的条件：即，每组确定的（n1，n2，n3）表示两个腔模腔内的稳定场可表示为平面波的叠加，对于每一个有两个独立的偏振方向——E