周炳坤激光原理课后习题答案

《激光原理》习题解答第一章习题解答 1 为了使氦氖激光器的相干长度达到1KM ，它的单色性0应为多少？ 解答：设相干时间为 ，则相干长度为光速与相干时间的乘积，即 cLc  根据相干时间和谱线宽度的关系 cLc1 又因为 00，00c， nm8.6 3 20  由以上各关系及数据可以得到如下形式： 单色性=00=cL0 =1 01 21 03 2 8.61 018.6 3 2nmnm 解答完毕。 2 如果激光器和微波激射器分别在10μｍ、500nm 和ZMH3 0 0 0输出 1 瓦连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是多少。 解答：功率是单位时间内输出的能量，因此，我们设在dt 时间内输出的能量为dE，则 功率=dE/dt 激光或微波激射器输出的能量就是电磁波与普朗克常数的乘积，即 dnhE ，其中 n 为dt 时间内输出的光子数目，这些光子数就等于腔内处在高能级的激发粒子在dt 时间辐射跃迁到低能级的数目（能级间的频率为ν）。 由以上分析可以得到如下的形式： hdthdEn功率 每秒钟发射的光子数目为：N=n/dt,带入上式，得到：   13 41 06 2 6.61ssJhdtnNsJ功率每秒钟发射的光子数 根据题中给出的数据可知：zHmmsc1 3618111 031 01 01 03 zHmmsc1 5918221 05.11 05 0 01 03 zH63103000  把三个数据带入，得到如下结果：19110031.5N，182105.2N，23310031.5N 3 设一对激光能级为E1 和E2（f1=f2），相应的频率为ν（波长为λ），能级上的粒子数密度分别为n2 和n1，求 (a)当 ν=3000 兆赫兹，T=300K 的时候，n2/n1=? (b)当 λ=1μm，T=300K 的时候，n2/n1=? (c)当 λ=1μm，n2/n1=0.1 时，温度 T=？ 解答:在热平衡下，能级的粒子数按波尔兹曼统计分布，即： TKEETkhffnnbb)(expexp121212 （统计权重21ff ） 其中1231038062.1JKkb为波尔兹曼常数，T 为热力学温度。 (a)99.01038062.110626.6ex pex p1233412TkJsJTkhnnb (b) 2112334121038.11038062.110626.6expexpTkJcsJTkhnnb (c) KnnkcsJnnkhTbb31234121026.6ln10626.6ln 4 在红宝石调 Q 激光器中，...