精品文档---下载后可任意编辑《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，即根据相干时间和谱线宽度的关系 又因为 ，，由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性===解答完毕。2 假如激光器和微波激射器分别在 10μ ｍ、500nm 和输出 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，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：每秒钟发射的光子数目为：N=n/dt,带入上式，得到：根据题中给出的数据可知： 把三个数据带入，得到如下结果：，，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精品文档---下载后可任意编辑为 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=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： （统计权重）其中为波尔兹曼常数，T 为热力学温度。(a)(b) (c) 4 在红宝石调 Q 激光器中，有可能将几乎全部离子激发到激光上能级并产生激光巨脉冲。设红宝石棒直径为 1cm，长度为 7.5cm，离子浓度为，巨脉冲宽度为 10ns，求激光的最大能量输出和脉冲功率。解答：红宝石调 Q 激光器在反转能级间可产生两个频率的受激跃迁，这两个跃迁几率分别是 47%和53%，其中几率占 53%的跃迁在竞争中可以形成的激光，因此，我们可以把激发到高能级上的粒子数看成是整个激发到高能级的粒子数的一半（事实上红宝石激光器只有一半的激发粒子对激光有贡献）。设红宝石棒长为 L，直径为 d，体积为 V，总数为 N，粒子的浓度为 n，巨脉冲的时间宽度为，则离子总数为：根据前面分析部分，只有 N/2 个粒子能发射激光，因此，整个发出的脉冲能量为：脉冲功率是单位时间内输出的能量，即精品文档---下载后可任意编辑解答完毕。5 试证明，由于自发辐射，原子在能级的平均寿命为。证明如下：根据自发辐射的定义可以知道，高能级上单位时...
