华中科技大学激光原理考研试题库及答案

华中科技大学"激光原理"考研题库及答案1.试计算连续功率均为 1W 的两光源，分别发射 = 0.50 m, =30MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少.答：粒子数分别为：n 旦 10.5 10 6 2.5138 10181 h6.63 1 0 34 C 策 3 10 34 3 1082. 热平衡时，原子能级 E 的数密度为 n，下能级 E 的数密度为 n ,设 g g ,221112求：⑴当原子跃迁时相应频率为 =30MHz , T= 3K 时气钏为假设干。⑵假设原子跃迁时发光波长=1 ,气应广 0.1 时，则温度 T 为多高.答.「1〕n/g (V~V 则看.n h_6.63 10 343 10、1答.「1〕 m/ me kT 则有：一 2e kTexp [1 38_10 」1n n1nh-「6.63 10 343 1081…T/C,EIZ〔2〕—e kTexp [ ]0.1T6.26 103 K1.3. 氢原子第一激发态(E2)与基态(E1)之间能量差为 1.64x10-18；，设火焰(T= 27K)中含有 1 020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且 4g =g。求：⑴能级 E 上的 122原子数气为多少.(2 设火焰中每秒发射的光子数为 10 ?，求光的功率为多少瓦.答〔1〕n2 g 1 eh_kTn—4「1.64 10 18exp [ ] 3.11 10 19n gn1.38 10 23 27121且 n n102012可求出 n312〔2〕功率=108311.6410185.084 10 9W4.(1 普通光源发射= 0.60 m 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比& = L,求此时单色能量密度为假设干.(2 在 He-Ne 激光器中假设q 自 205.0 10 4 J s/m3,为 0.6328 m，设 =1,求 q 激为假设干.q自答〔1〕q-激 =c331(0.6 10 6)33 857 10 17 J s /mq 8自h 38 h2086.63 10 34〔2〕q激=c33(0 . 6328 10 6 ) 3 5 10 486.63 10 347.6 109q"8 h 3自8 h5.在红宝石 Q 调制激光器中，有可能将全部 Cr3+铬离子）激发到激光上能级并产生巨脉冲。设红宝石直径 0.8cm,长 8cm ,铭离子浓度为 2 >4 0i8cm -3，巨脉冲宽度为10ns。求：（1）输出 0.6943 m 激光的最大能量和脉冲平均功率；（2）如上能级的寿命=10-2s，问自发辐射功率为多少瓦.答〔1〕最大能量cW N h r2 d h -145 瓦6.试证单色能量密度公式，用波长 来表示应为 8 hc 15 工 一e kT 1证明:7.试证明，黑体辐射能量密度（）为极大值的频率 由关系 T 1 2.82kh 1给出，并求出辐射能量密度为极大值的波长 与 的关系。答：〔1〕由 8 h 31 可得:c3±xekT 10.42 0.08 2 10181 06 6.63 1 0 343 1080.6943...