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激光原理与技术复习——简答题

激光原理复习题填空简答论述

1.什么是光波模式？

答：光波模式:在一个有边界条件限制的空间内，只能存在一系列

独立的具有特定波矢的平面单色驻波。这种能够存在于腔内的驻波

（以某一波矢为标志）称为光波模式。

2.如何理解光的相干性？何谓相干时间、相干长度？

答：光的相干性: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。

相干时间：光沿传播方向通过相干长度所需的时间，称为相干时

间。

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。

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？

答：光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。

光子简并度有以下几种相同含义：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、处于同一相格内的光子数。

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。

4.什么是黑体辐射？写出公式,并说明它的物理意义。答：黑体辐

射：当黑体处于某一温度的热平衡情况下，它所吸收的辐射能量应等

于发出的辐射能量，即黑体与辐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

体辐射或平衡辐射。

物理意义：在单位体积内，频率处于附近的单位频率间隔中黑体

的电磁辐射能量。.

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。Page10

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答：(1)自发辐射：处于高能级的一个原子自发的向跃迁，并发射

一个能量为的光子，这种过程称为自发跃迁，由原子自发跃迁发出的

光波称为自发辐射。

特征：a)自发辐射是一种只与原子本身性质有关而与辐射场无关

的自发过程,无需外来光。b)每个发生辐射的原子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，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，即大量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。

..自发跃迁爱因斯坦系数：

(2)受激吸收：处于低能态的一个原子，在频率为的辐射场作用

（激励）下，吸收一个能量为的光子并向能态跃迁，这种过程称为受

激吸收跃迁。

特征：a)只有外来光子能量时，才能引起受激辐射。b)跃迁概率

不仅与原子性质有关，还与辐射场的有关。

受激吸收跃迁概率：（为受激吸收跃迁爱因斯坦系数，为辐射场）

(3)受激辐射：处于上能级的原子在频率为的辐射场作用下，跃迁至低

能态并辐射一个能量为的光子。受激辐射跃迁发出的光波称为受激辐

射。

特征：a)只有外来光子能量时，才能引起受激辐射；b)受激辐射

所发出的光子与外来光子的频率、传播方向、偏振方向、相位等性质

完全相同。

受激辐射跃迁概率：（为受激辐射跃迁爱因斯坦系数，为辐射场）

6.系数有哪些？它们之间的关系是什么？

答：自发跃迁爱因斯坦系数，