激光原理课后习题

第 1 章习题1. 简述激光器的基本结构及各部分的作用。2. 从能级跃迁角度分析，激光是受激辐射的光经放大后输出的光。但是在工作物质中，自发辐射、受激辐射和受激吸收三个过程是同时存在的，使受激辐射占优势的条件是什么？采取什么措施能满足该条件？3. 叙述激光与普通光的区别，并从物理本质上阐明造成这一区别的原因。4. 什么是粒子数反转分布？如何实现粒子数反转分布？5. 由两个反射镜组成的稳定光学谐振腔腔长为0.5 m ，腔振荡光的中心波长为632.8 nm，求该光的单色性/的近似值。6. 为使 He-Ne 激光器的相干长度达到1 km ，它的单色性/应是多少？7. 在 2cm3 的空腔存在着带宽为0.1 nm ，波长为 0.5 m 的自发辐射光。试问：（1）此光的频带围是多少？（2）在此频带围，腔存在的模式数是多少？（3）一个自发辐射光子出现在某一模式的几率是多少？8. 设一光子的波长为5 10-1 m ，单色性/=10-7，试求光子位置的不确定量x。若光子波长变为5 10-4 m（X 射线）和5 10-8 m （ 射线），则相应的x又是多少？9. 设一对激光（或微波辐射）能级为E 2 和 E1，两能级的简并度相同，即g1=g2，两能级间跃迁频率为（相应的波长为），能级上的粒子数密度分别为n 2 和 n 1。试求在热平衡时：（1）当 =3000 MHz，T=300 K时， n 2/ n 1=? （2）当 =1 m，T=300 K时，n 2/ n1=? （3）当 =1 m，n 2/ n 1=0.1 时，T=? 10. 有一台输出波长为632.8 nm，线宽s 为 1kHz ，输出功率 P 为 1 mW的单模 He-Ne 激光器，如果输出光束直径为1 mm ，发散角0 为 1 mrad ，试问：（1）每秒发出的光子数目N 0 是多少？（ 2 ） 该 激 光 束 的 单 色 亮 度 是 多 少 ？ （ 提 示 ， 单 模 激 光 束 的 单 色 亮 度 为20 )(sAPB）11. 在 2cm3 的空腔存在着带宽为1 10-4 m ，波长为 5 10-1 m 的自发辐射光。试问：（1）此光的频带围是多少？（2）在此频带宽度围，腔存在的模式数是多少？（3）一个自发辐射光子出现在某一模式的几率是多少？第 2 章习题1. 均匀加宽和非均匀加宽的本质区别是什么？2. 为什么原子（分子，离子）在能级上的有限寿命会造成谱线加宽？从量子理论出发，阐明当下能级不是基态时，自然线宽不仅和上能级的自发辐射寿命有关，而且和下能级的自发辐射寿命有关，并给出谱线宽度与激光上、下能级寿命的关系式。3. 什么是多普勒加宽？...