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激光原理复习题

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计算

 

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论述

 

1

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1.

什么是光波模式和光子态?什么是相格?/p>

Page5 

答:

光波模式

(page5):

在一个有边界条件限制的空?/p>

V

内,只能存在一系列独立的具有特定波?/p>

k

的平面单色驻波?/p>

这种?/p>

够存在于腔内的驻波(以某一波矢

k

为标志)称为光波模式?/p>

 

光子?/p>

(page6):

光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状?/p>

,

在相空间中,光子的状态对应于一个相格?/p>

 

相格

(page6):

在三维运动情况下,测不准关系?/p>

3

x

y

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x

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P

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,故在六位相空间中,一个光子态对应(?

占有)的相空间体积元?/p>

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,上述相空间体积元称为相格?/p>

 

2.

如何理解光的相干性?何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积?/p>

Page7 

答:光的相干?/p>

(page7):

在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性?/p>

 

相干时间

(page7)

:光沿传播方向通过相干长度

c

L

所需的时间,称为相干时间?/p>

 

相干长度:相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度?/p>

 

?

相干面积?/p>

  

相干体积

(page7)

:如果在空间体积

c

V

内各点的光波场都具有明显的相干性,?/p>

c

V

称为相干体积?/p>

 

3.

何谓光子简并度,有几种相同的含义?激光源的光子简并度与它的相干性什么联系?

Page9 

答:光子简并度

(page9)

:处于同一光子态的光子数称为光子简并度?/p>

 

光子简并度有以下几种相同含?/p>

(page9)

:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一?/p>

格内的光子数?/p>

 

联系:激光源的光子简并度决定着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好?/p>

 

4.

什么是黑体辐射?写?/p>

Planck

公式

,

并说明它的物理意义?/p>

Page10 

答:黑体辐射

(page10)

:当黑体处于某一温度

T

的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与?/p>

射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场,这种辐射场称为黑体辐射或平衡?/p>

射?/p>

 

Planck

公式

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物理意义

(page10)

:在单位体积内,频率处于

?/p>

附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量?/p>

 

5.

描述能级的光学跃迁的三大过程,并写出它们的特征和跃迁几率?/p>

Page10 

答:

(1)

自发辐射

 

过程描述

(page10)

:处于高能级

2

E

的一个原子自发的?/p>

1

E

跃迁,并发射一个能量为

h

?/p>

的光子,这种过程称为自发?/p>

迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射?/p>

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无关的自发过?/p>

,

无需外来光?/p>

b) 

每个发生辐射的原?/p>

都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,

均为

?/p>

,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大?/p>

原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光?/p>

 

自发跃迁爱因斯坦系数?/p>

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1

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(2)

受激吸收

 

过程描述

(page12)

处于低能?/p>

1

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的一个原子,

在频率为

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的辐射场作用

(激励)

下,

吸收一个能量为

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的光子并?/p>

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特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

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时,才能引起受激辐射?/p>

b)

跃迁概率不仅与原子性质有关,还与辐射场?/p>

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有关?/p>

 

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(page12)

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(3)

受激辐射

 

过程描述

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处于上能?/p>

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跃迁至低能?/p>

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特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

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时,才能引起受激辐射?/p>

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方向、偏振方向、相位等性质完全相同?/p>

 

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为受激辐射跃迁爱因斯坦系数?/p>

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6.

Einstein

系数有哪些?它们之间的关系是什么?

Page13 

答:系数

(page11-12)

:自发跃迁爱因斯坦系?/p>

21

A

,受激吸收跃迁爱因斯坦系数

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B

,受激辐射跃迁爱因斯坦系数

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激光原理复习题

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论述

 

1

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1.

什么是光波模式和光子态?什么是相格?/p>

Page5 

答:

光波模式

(page5):

在一个有边界条件限制的空?/p>

V

内,只能存在一系列独立的具有特定波?/p>

k

的平面单色驻波?/p>

这种?/p>

够存在于腔内的驻波(以某一波矢

k

为标志)称为光波模式?/p>

 

光子?/p>

(page6):

光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状?/p>

,

在相空间中,光子的状态对应于一个相格?/p>

 

相格

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在三维运动情况下,测不准关系?/p>

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,上述相空间体积元称为相格?/p>

 

2.

如何理解光的相干性?何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积?/p>

Page7 

答:光的相干?/p>

(page7):

在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性?/p>

 

相干时间

(page7)

:光沿传播方向通过相干长度

c

L

所需的时间,称为相干时间?/p>

 

相干长度:相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度?/p>

 

?

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相干体积

(page7)

:如果在空间体积

c

V

内各点的光波场都具有明显的相干性,?/p>

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称为相干体积?/p>

 

3.

何谓光子简并度,有几种相同的含义?激光源的光子简并度与它的相干性什么联系?

Page9 

答:光子简并度

(page9)

:处于同一光子态的光子数称为光子简并度?/p>

 

光子简并度有以下几种相同含?/p>

(page9)

:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一?/p>

格内的光子数?/p>

 

联系:激光源的光子简并度决定着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好?/p>

 

4.

什么是黑体辐射?写?/p>

Planck

公式

,

并说明它的物理意义?/p>

Page10 

答:黑体辐射

(page10)

:当黑体处于某一温度

T

的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与?/p>

射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场,这种辐射场称为黑体辐射或平衡?/p>

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Planck

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物理意义

(page10)

:在单位体积内,频率处于

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附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量?/p>

 

5.

描述能级的光学跃迁的三大过程,并写出它们的特征和跃迁几率?/p>

Page10 

答:

(1)

自发辐射

 

过程描述

(page10)

:处于高能级

2

E

的一个原子自发的?/p>

1

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跃迁,并发射一个能量为

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的光子,这种过程称为自发?/p>

迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射?/p>

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无关的自发过?/p>

,

无需外来光?/p>

b) 

每个发生辐射的原?/p>

都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,

均为

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,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大?/p>

原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光?/p>

 

自发跃迁爱因斯坦系数?/p>

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(2)

受激吸收

 

过程描述

(page12)

处于低能?/p>

1

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(激励)

下,

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特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

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(page12)

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受激辐射

 

过程描述

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只有外来光子能量

2

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b) 

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方向、偏振方向、相位等性质完全相同?/p>

 

受激辐射跃迁概率?/p>

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21

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为受激辐射跃迁爱因斯坦系数?/p>

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为辐射场?/p>

 

6.

Einstein

系数有哪些?它们之间的关系是什么?

Page13 

答:系数

(page11-12)

:自发跃迁爱因斯坦系?/p>

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,受激吸收跃迁爱因斯坦系数

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,受激辐射跃迁爱因斯坦系数

21

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6

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简?/p>

 

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计算

 

12

15

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论述

 

1

13

13

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1.

什么是光波模式和光子态?什么是相格?/p>

Page5 

答:

光波模式

(page5):

在一个有边界条件限制的空?/p>

V

内,只能存在一系列独立的具有特定波?/p>

k

的平面单色驻波?/p>

这种?/p>

够存在于腔内的驻波(以某一波矢

k

为标志)称为光波模式?/p>

 

光子?/p>

(page6):

光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状?/p>

,

在相空间中,光子的状态对应于一个相格?/p>

 

相格

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在三维运动情况下,测不准关系?/p>

3

x

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,故在六位相空间中,一个光子态对应(?

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,上述相空间体积元称为相格?/p>

 

2.

如何理解光的相干性?何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积?/p>

Page7 

答:光的相干?/p>

(page7):

在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性?/p>

 

相干时间

(page7)

:光沿传播方向通过相干长度

c

L

所需的时间,称为相干时间?/p>

 

相干长度:相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度?/p>

 

?

相干面积?/p>

  

相干体积

(page7)

:如果在空间体积

c

V

内各点的光波场都具有明显的相干性,?/p>

c

V

称为相干体积?/p>

 

3.

何谓光子简并度,有几种相同的含义?激光源的光子简并度与它的相干性什么联系?

Page9 

答:光子简并度

(page9)

:处于同一光子态的光子数称为光子简并度?/p>

 

光子简并度有以下几种相同含?/p>

(page9)

:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一?/p>

格内的光子数?/p>

 

联系:激光源的光子简并度决定着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好?/p>

 

4.

什么是黑体辐射?写?/p>

Planck

公式

,

并说明它的物理意义?/p>

Page10 

答:黑体辐射

(page10)

:当黑体处于某一温度

T

的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与?/p>

射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场,这种辐射场称为黑体辐射或平衡?/p>

射?/p>

 

Planck

公式

(page10)

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物理意义

(page10)

:在单位体积内,频率处于

?/p>

附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量?/p>

 

5.

描述能级的光学跃迁的三大过程,并写出它们的特征和跃迁几率?/p>

Page10 

答:

(1)

自发辐射

 

过程描述

(page10)

:处于高能级

2

E

的一个原子自发的?/p>

1

E

跃迁,并发射一个能量为

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的光子,这种过程称为自发?/p>

迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射?/p>

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无关的自发过?/p>

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无需外来光?/p>

b) 

每个发生辐射的原?/p>

都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,

均为

?/p>

,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大?/p>

原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光?/p>

 

自发跃迁爱因斯坦系数?/p>

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(2)

受激吸收

 

过程描述

(page12)

处于低能?/p>

1

E

的一个原子,

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(激励)

下,

吸收一个能量为

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2

E

能态跃迁,这种过程称为受激吸收跃迁?/p>

 

特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

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时,才能引起受激辐射?/p>

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跃迁概率不仅与原子性质有关,还与辐射场?/p>

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有关?/p>

 

受激吸收跃迁概率

(page12)

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12

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12

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为受激吸收跃迁爱因斯坦系数?/p>

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为辐射场?/p>

 

(3)

受激辐射

 

过程描述

(page12)

?/p>

处于上能?/p>

2

E

的原子在频率?/p>

?/p>

的辐射场作用下,

跃迁至低能?/p>

1

E

并辐射一个能量为

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受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

1

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E

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时,才能引起受激辐射?/p>

b) 

受激辐射所发出的光子与外来光子的频率、传?/p>

方向、偏振方向、相位等性质完全相同?/p>

 

受激辐射跃迁概率?/p>

21

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v

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21

B

为受激辐射跃迁爱因斯坦系数?/p>

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为辐射场?/p>

 

6.

Einstein

系数有哪些?它们之间的关系是什么?

Page13 

答:系数

(page11-12)

:自发跃迁爱因斯坦系?/p>

21

A

,受激吸收跃迁爱因斯坦系数

12

B

,受激辐射跃迁爱因斯坦系数

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论述

 

1

13

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1.

什么是光波模式和光子态?什么是相格?/p>

Page5 

答:

光波模式

(page5):

在一个有边界条件限制的空?/p>

V

内,只能存在一系列独立的具有特定波?/p>

k

的平面单色驻波?/p>

这种?/p>

够存在于腔内的驻波(以某一波矢

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为标志)称为光波模式?/p>

 

光子?/p>

(page6):

光子在由坐标与动量所支撑的相空间中所处的状?/p>

,

在相空间中,光子的状态对应于一个相格?/p>

 

相格

(page6):

在三维运动情况下,测不准关系?/p>

3

x

y

z

x

y

z

P

P

P

h

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

,故在六位相空间中,一个光子态对应(?

占有)的相空间体积元?/p>

3

x

y

z

x

y

z

P

P

P

h

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

,上述相空间体积元称为相格?/p>

 

2.

如何理解光的相干性?何谓相干时间、相干长度、相干面积和相干体积?/p>

Page7 

答:光的相干?/p>

(page7):

在不同的空间点上、在不同的时刻的光波场的某些特性的相关性?/p>

 

相干时间

(page7)

:光沿传播方向通过相干长度

c

L

所需的时间,称为相干时间?/p>

 

相干长度:相干光能产生干涉效应的最大光程差,等于光源发出的光波的波列长度?/p>

 

?

相干面积?/p>

  

相干体积

(page7)

:如果在空间体积

c

V

内各点的光波场都具有明显的相干性,?/p>

c

V

称为相干体积?/p>

 

3.

何谓光子简并度,有几种相同的含义?激光源的光子简并度与它的相干性什么联系?

Page9 

答:光子简并度

(page9)

:处于同一光子态的光子数称为光子简并度?/p>

 

光子简并度有以下几种相同含?/p>

(page9)

:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一?/p>

格内的光子数?/p>

 

联系:激光源的光子简并度决定着激光的相干性,光子简并度越高,激光源的相干性越好?/p>

 

4.

什么是黑体辐射?写?/p>

Planck

公式

,

并说明它的物理意义?/p>

Page10 

答:黑体辐射

(page10)

:当黑体处于某一温度

T

的热平衡情况下,它所吸收的辐射能量应等于发出的辐射能量,即黑体与?/p>

射场之间应处于能量(热)平衡状态,这种平衡必然导致空腔内存在完全确定的辐射场,这种辐射场称为黑体辐射或平衡?/p>

射?/p>

 

Planck

公式

(page10)

?/p>

3

3

8

1

1

b

h

k

T

h

c

e

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?/p>

?

?/p>

 

物理意义

(page10)

:在单位体积内,频率处于

?/p>

附近的单位频率间隔中黑体的电磁辐射能量?/p>

 

5.

描述能级的光学跃迁的三大过程,并写出它们的特征和跃迁几率?/p>

Page10 

答:

(1)

自发辐射

 

过程描述

(page10)

:处于高能级

2

E

的一个原子自发的?/p>

1

E

跃迁,并发射一个能量为

h

?/p>

的光子,这种过程称为自发?/p>

迁,由原子自发跃迁发出的光波称为自发辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射?/p>

?/p>

?/p>

无关的自发过?/p>

,

无需外来光?/p>

b) 

每个发生辐射的原?/p>

都可看作是一个独立的发射单元,原子之间毫无联系而且各个原子开始发光的时间参差不一,所以各列光波频率虽然相同,

均为

?/p>

,各列光波之间没有固定的相位关系,各有不同的偏振方向,而且各个原子所发的光将向空间各个方向传播,即大?/p>

原子的自发辐射过程是杂乱无章的随机过程,所以自发辐射的光是非相干光?/p>

 

自发跃迁爱因斯坦系数?/p>

21

1

s

A

?/p>

?

 

(2)

受激吸收

 

过程描述

(page12)

处于低能?/p>

1

E

的一个原子,

在频率为

?/p>

的辐射场作用

(激励)

下,

吸收一个能量为

h

?/p>

的光子并?/p>

2

E

能态跃迁,这种过程称为受激吸收跃迁?/p>

 

特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

1

h

E

E

?/p>

?/p>

?/p>

时,才能引起受激辐射?/p>

b)

跃迁概率不仅与原子性质有关,还与辐射场?/p>

?/p>

?/p>

有关?/p>

 

受激吸收跃迁概率

(page12)

?/p>

12

12

v

W

B

?/p>

?/p>

?/p>

12

B

为受激吸收跃迁爱因斯坦系数?/p>

v

?/p>

为辐射场?/p>

 

(3)

受激辐射

 

过程描述

(page12)

?/p>

处于上能?/p>

2

E

的原子在频率?/p>

?/p>

的辐射场作用下,

跃迁至低能?/p>

1

E

并辐射一个能量为

h

?/p>

的光子?/p>

受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐射?/p>

 

特征?/p>

a) 

只有外来光子能量

2

1

h

E

E

?/p>

?/p>

?/p>

时,才能引起受激辐射?/p>

b) 

受激辐射所发出的光子与外来光子的频率、传?/p>

方向、偏振方向、相位等性质完全相同?/p>

 

受激辐射跃迁概率?/p>

21

21

v

W

B

?/p>

?/p>

?/p>

21

B

为受激辐射跃迁爱因斯坦系数?/p>

v

?/p>

为辐射场?/p>

 

6.

Einstein

系数有哪些?它们之间的关系是什么?

Page13 

答:系数

(page11-12)

:自发跃迁爱因斯坦系?/p>

21

A

,受激吸收跃迁爱因斯坦系数

12

B

,受激辐射跃迁爱因斯坦系数

21

B

 



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  • 教案精选:八年级数学《可化为一元一次方程的分式方程
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