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激光產(chǎn)生的原理，誰(shuí)知道激光的產(chǎn)生原理是什么

來(lái)源：整理 時(shí)間：2023-08-25 20:54:31 編輯：智能門(mén)戶(hù) 手機(jī)版

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1，誰(shuí)知道激光的產(chǎn)生原理是什么

電子在突破原子核的束縛時(shí)，產(chǎn)生巨大能量，這些能量轉(zhuǎn)化為光能，人們?nèi)藶榈募ぐl(fā)電子的突破，從而稱(chēng)為激光

誰(shuí)知道激光的產(chǎn)生原理是什么

2，激光是怎麼樣形成的

激光（Laser），它指通過(guò)受激輻射放大和必要的反饋，產(chǎn)生準(zhǔn)直、單色、相干的光束的過(guò)程及儀器。而基本上，產(chǎn)生激光需要"共振腔"(resonator)、"增益介質(zhì)"(gain medium)以及"激發(fā)來(lái)源"(pumping source)這三個(gè)要素。 原理 原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為不同的能級(jí)，當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)釋放出相應(yīng)能量的光子（所謂自發(fā)輻射）。同樣的，當(dāng)一個(gè)光子入射到一個(gè)能級(jí)系統(tǒng)并為之吸收的話(huà)，會(huì)導(dǎo)致原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷（所謂受激吸收）；然后，部分躍遷到高能級(jí)的原子又會(huì)躍遷到低能級(jí)并釋放出光子（所謂受激輻射）。這些運(yùn)動(dòng)不是孤立的，而往往是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)我們創(chuàng)造一種條件，譬如采用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)、共振腔、足夠的外部電場(chǎng)，受激輻射得到放大從而比受激吸收要多，那么總體而言，就會(huì)有光子射出，從而產(chǎn)生激光。

激光是怎麼樣形成的

3，能給說(shuō)說(shuō)激光產(chǎn)生的原理嗎

愛(ài)因斯坦于1916年發(fā)表《關(guān)于輻射的量子理論》。文章提出了激光輻射理論。在這篇論文中，愛(ài)因斯坦區(qū)分了三種過(guò)程：受激吸收、自發(fā)輻射、受激輻射。受激吸收就是處于低能態(tài)的原子吸收外界輻射而躍遷到高能態(tài)；自發(fā)輻射是指高能態(tài)的原子自發(fā)地輻射出光子并遷移至低能態(tài)。這種輻射的特點(diǎn)是每一個(gè)原子的躍遷是自發(fā)的、獨(dú)立進(jìn)行的，其過(guò)程全無(wú)外界的影響，彼此之間也沒(méi)有關(guān)系。因此它們發(fā)出的光子的狀態(tài)是各不相同的。這樣的光相干性差，方向散亂，而受激輻射則相反。它是指處于高能級(jí)的原子在光子的“刺激”下，躍遷到低能級(jí)，并輻射出一個(gè)和入射光子同樣頻率的光子。受激輻射的最大特點(diǎn)是由受激輻射產(chǎn)生的光子與引起受激輻射的原來(lái)的光子具有完全相同的狀態(tài)，它們具有相同的頻率，相同的方向。這樣，通過(guò)一次受激輻射，一個(gè)光子變?yōu)閮蓚€(gè)相同的光子。這意味著光被加強(qiáng)了，或者說(shuō)光被放大了。這正是產(chǎn)生激光的基本過(guò)程。 對(duì)于熱平衡物質(zhì)，下能級(jí)的布居數(shù)大于上能級(jí)的布居數(shù)，所以要想光被放大就需要設(shè)法使布居數(shù)反轉(zhuǎn)，所以需要泵浦源使得激勵(lì)物質(zhì)處于非熱平衡狀態(tài)，即上能級(jí)粒子數(shù)高于下能級(jí)粒子數(shù)。然后再采用諧振腔來(lái)回振蕩造成連鎖反應(yīng)，雪崩似的獲得放大，產(chǎn)生強(qiáng)烈的激光。

能給說(shuō)說(shuō)激光產(chǎn)生的原理嗎

4，激光是如何產(chǎn)生的

　　激光是光學(xué)原理的一種應(yīng)用，但是究竟要怎么樣才能從普通的光線(xiàn)變成激光？這就得先了解原子發(fā)光的原理。一個(gè)原子從高能階降到低能階時(shí)，會(huì)放出一個(gè)光子，叫做自發(fā)放光。原子在高能階時(shí)受到一個(gè)光子的撞擊，就會(huì)受激而放出另外一個(gè)相同的光子，變成兩個(gè)光子，叫做受激放光。如果受激放光的過(guò)程持續(xù)產(chǎn)生，則所發(fā)出來(lái)的光子便會(huì)越來(lái)越多。只要我們把高能階的原子數(shù)量控制在高于低能階的原子數(shù)量，那么受激放光的過(guò)程就會(huì)持續(xù)產(chǎn)生，這種控制原子受激放光的裝置我們稱(chēng)它為“光放大器”?！　∥覀円仓?，光線(xiàn)發(fā)射出去時(shí)是以光速朝各個(gè)方向前進(jìn)的，為了讓產(chǎn)生的光線(xiàn)能夠被收集起來(lái)并持續(xù)放大加以利用，則必須利用叫做「共振腔」的設(shè)備，把由光放大器所產(chǎn)生的光線(xiàn)用反射鏡局限在一個(gè)特定的范圍內(nèi)，讓光線(xiàn)可以來(lái)回反射，且由于光放大器所產(chǎn)生的光子是相同的，所以行進(jìn)的方向也會(huì)相當(dāng)一致。透過(guò)共振腔的作用，能讓光線(xiàn)行進(jìn)的方向完全相同，也就是說(shuō)擁有跟共振腔相同方向的光線(xiàn)才會(huì)被放大，其余不同方向的光線(xiàn)都不會(huì)放大，這是產(chǎn)生激光的首要條件。　　共振腔還有另外一個(gè)作用，那就是限制激光的頻率。光線(xiàn)要在共振腔產(chǎn)生共振必須符合 L = nλ／2 的關(guān)系（L 是共振腔長(zhǎng)度，λ 是波長(zhǎng)，n 是固定倍數(shù)），所以并非所有頻率的光線(xiàn)都可以在共振腔中產(chǎn)生共振，而是只有符合這規(guī)則的才會(huì)產(chǎn)生共振。不過(guò)，共振腔的長(zhǎng)度（L）可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)公尺，而光的波長(zhǎng)（λ）卻是以微米為單位，這兩者之間相差了 100 萬(wàn)倍，也就是說(shuō)符合條件的 n 范圍相當(dāng)大，而非只有單一頻率?？梢酝瑫r(shí)發(fā)出這么多頻率的光，就給了我們建造脈沖激光的條件?！　〖す馊腴T(mén)知識(shí) http://33tt.com/article/2004-03/17.htm

5，激光器是利用什么原理制造出來(lái)的

紅寶石在受到一定外來(lái)因素的情況下會(huì)產(chǎn)生激光的原理制造的
激光的含義是光受激輻射，它是利用某些原子受到激發(fā)之后，出現(xiàn)暫時(shí)的穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，這個(gè)激發(fā)態(tài)由于處在高能級(jí)狀態(tài)，具有不穩(wěn)定性，在某種狀態(tài)下會(huì)發(fā)生退激輻射出光子，這就是激光的發(fā)生的原理。這里所說(shuō)的某種狀態(tài)就是在一定波長(zhǎng)的光子作用，就會(huì)使得激發(fā)態(tài)退激，并且放射出光子，放射出的光子由作用于其他的激發(fā)態(tài)原子，這樣呈現(xiàn)鏈?zhǔn)降耐思?，在短暫的時(shí)間內(nèi)放出大量的光子，表觀就體現(xiàn)出光的放大，達(dá)到能量密度極大的光束，這就是激光。激光的能量來(lái)源于原子的受激時(shí)能量的注入，這一定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生大量的暫穩(wěn)態(tài)的受激原子，當(dāng)某個(gè)受激原子發(fā)生退激時(shí)，輻射出來(lái)的光子由引起其他的受激原子退激，釋放出更多的光子，這會(huì)呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)的受激崩潰性退激，短時(shí)間內(nèi)發(fā)生出大量的光子。 具有發(fā)生激光作用的物質(zhì)稱(chēng)之為激光介質(zhì)，按照介質(zhì)的形態(tài)可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體激光。按照激發(fā)能源可分為光致激光、電致激光、化學(xué)激光、氣動(dòng)激光等等，世界上第一臺(tái)激光是紅寶石激光。按照上述的劃分它屬于光致的固體激光器，它的能量是通過(guò)在紅寶石棒外部的氙氣閃光管提供激發(fā)能源，紅寶石內(nèi)含有的鉻原子是激發(fā)原子，激光介質(zhì)是紅寶石，屬于固體物質(zhì)。我們常見(jiàn)的氦氖激光器是氣體激光，激光介質(zhì)是氣體，激發(fā)能源是電場(chǎng)。我們常見(jiàn)的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器里的激光器是采用半導(dǎo)體作為激光介質(zhì)的，激發(fā)能量是電場(chǎng)，它是屬于半導(dǎo)體固體激光器。軍事上使用的大功率激光，大部分是采用化學(xué)能源激發(fā)，它就是化學(xué)激光器。工業(yè)上使用的激光器大多是二氧化碳作為激光介質(zhì)，電場(chǎng)作為激發(fā)能量。一些檢測(cè)用的激光器是采用的染料作為激光介質(zhì)，而大多數(shù)是液體形態(tài)，光作為激發(fā)能量。
光沿直線(xiàn)傳播的源理

6，激光的原理

激光的基本原理 1、自發(fā)輻射與受激輻射 自發(fā)輻射是在沒(méi)有任何外界作用下，激發(fā)態(tài)原子自發(fā)地從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，同時(shí)輻射出一光子。hn=E2-E1。 設(shè)發(fā)光物質(zhì)單位體積中處于能級(jí)E1，E2的原子數(shù)分別為N1，N2，則單位時(shí)間內(nèi)從E2向E1自發(fā)輻射的原子數(shù)為 A21為自發(fā)輻射概率（自發(fā)躍遷率）：表示一個(gè)原子在單位時(shí)間內(nèi)從E2自發(fā)輻射到E1的概率。 處于高能級(jí)E2上的原子，受到能量為hn= E2- E1的外來(lái)光子的激勵(lì)，由高能級(jí)E2受迫躍遷到低能級(jí)E1，同時(shí)輻射出一個(gè)與激勵(lì)光子全同的光子。稱(chēng)為受激輻射。 W21為表示一個(gè)原子在單位時(shí)間內(nèi)從E2受激輻射躍遷到E1的概率。 2、粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 受激吸收與E1的原子數(shù)N1成正比，受激輻射與E2的原子數(shù)N2成正比。當(dāng)N2《N１時(shí)發(fā)生受激輻射遠(yuǎn)少于發(fā)生受激吸收，是不可能實(shí)現(xiàn)光放大的．要實(shí)現(xiàn)光放大，必須采取特殊措施，打破原子數(shù)在熱平衡下的玻耳茲曼分布，使N２＞N１。我們稱(chēng)體系的這種狀態(tài)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn) (或“負(fù)溫度”體系)。所以，產(chǎn)生激光的首要條件是實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 能夠?qū)崿F(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的介質(zhì)稱(chēng)為激活介質(zhì)。要造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，首先要求介質(zhì)有適當(dāng)?shù)哪芗?jí)結(jié)構(gòu)，其次還要有必要的能量輸入系統(tǒng)。供給低能態(tài)的原子以能量，促使它們躍遷到高能態(tài)去的過(guò)程稱(chēng)為抽運(yùn)過(guò)程。 3、光學(xué)諧振腔 在激光器中利用光學(xué)諧振腔來(lái)形成所要求的強(qiáng)輻射場(chǎng)，使輻射場(chǎng)能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱平衡時(shí)的數(shù)值，從而使受激輻射概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自發(fā)輻射概率。 光學(xué)諧振腔的主要部分是兩個(gè)互相平行的并與激活介質(zhì)軸線(xiàn)垂直的反射鏡，有一個(gè)是全反射鏡，另一個(gè)是部分反射鏡。在外界通過(guò)光、熱、電、化學(xué)或核能等各種方式的激勵(lì)下，諧振腔內(nèi)的激活介質(zhì)將會(huì)在兩個(gè)能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這時(shí)產(chǎn)生受激輻射，在產(chǎn)生的受激輻射光中，沿軸向傳播的光在兩個(gè)反射鏡之間來(lái)回反射、往復(fù)通過(guò)已實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì)，不斷引起新的受激輻射，使軸向行進(jìn)的該頻率的光得到放大，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為光振蕩。這是一種雪崩式的放大過(guò)程，使諧振腔內(nèi)沿軸向的光驟然增強(qiáng)，所以輻射場(chǎng)能量密度大大增強(qiáng)，受激輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自發(fā)輻射．這種受激的輻射光從部分反射鏡輸出，它就是激光。沿其他方向傳播的光很快從側(cè)面逸出諧振腔，不能被繼續(xù)放大。而自發(fā)輻射產(chǎn)生的頻率也得不到放大。因此，從諧振腔輸出的激光具有很好的方向性和單色性。 激光的特性 1、單色性好 2、方向性好 3、相干性好 4、能量集中 激光的應(yīng)用 1、激光測(cè)距 2、激光加工與激光醫(yī)療 3、光信息處理和激光通信 4、激光在受控核聚變中的應(yīng)用 5、激光的非線(xiàn)性效應(yīng)
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