激光与原理习题解答第二章VIP免费

激光原理第二章习题答案 1．估算2CO 气体在室温(300K)下的多普勒线宽D和碰撞线宽系数 。并讨论在什么气压范围内从非均匀加宽过渡到均匀加宽。 解：2CO 气体在室温(300K)下的多普勒线宽D为 11822770693103007.16107.161010.61044 0.05310 HzDTM 2CO 气体的碰撞线宽系数 为实验测得，其值为 49K Hz /Pa  2CO 气体的碰撞线宽与气压 p 的关系近似为 Lp 当LD 时，其气压为 930.053101081.6Pa4910Dp 所以，当气压小于1081.6Pa 的时候以多普勒加宽为主，当气压高于1081.6Pa 的时候，变为以均匀加宽为主。 2．考虑某二能级工作物质，2E 能级自发辐射寿命为s ，无辐射跃迁寿命为 。假定在t=0时刻能级2E 上的原子数密度为2 (0)n，工作物质的体积为 V，自发辐射光的频率为 ，求： (1)自发辐射光功率随时间 t 的变化规律； (2)能级2E 上的原子在其衰减过程中发出的自发辐射光子数； (3)自发辐射光子数与初始时刻能级2E 上的粒子数之比2 ，2 称为量子产额。 解：(1) 在现在的情况下有 可以解得： 11()22( )(0)stntne 可以看出，t 时刻单位时间内由于自发辐射而减小的能级之上的粒子数密度为2 /sn ，这就是 t 时刻自发辐射的光子数密度，所以 t 时刻自发辐射的光功率为： 222( )()sdntnndt  (2) 在tdt时间内自发辐射的光子数为： 所以 (3) 量子产额为： 3．根据红宝石的跃迁几率数据：7151332312121310.510,310,0.310,SsAsAsSS估算13W等于多少时红宝石对6 9 4 .3 n m 的光是透明的。(红宝石，激光上、下能级的统计权重124ff，计算中可不计光的各种损耗。) 解：该系统是一个三能级系统，速率方程组为 其中（II）式可以改写为 3113332312221210221213321123() (I)()( ,)() (II) ldnn WnSAdtdnfnnNnASn Sdtfnnnn  2212101 (III)()( ,) (IV)lllRldNNfnnNdtf 2332121222121()() (V )dnn SBnnnASdt11()22( )(0)snrtssnh VP th Vne2sndnVdt11()222020( )(0)(0)|(0)1111()stssssssntnVnVnVdteVn22111(0)()sssnnV...