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受激發射是是指全國科學技術名詞審定委員會公布的科技名詞。
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名詞解釋
受激發射(stimulated emission)是產生激光的重要步驟。電子自高能態受到光的激發而躍遷到低能態,同時發射與激發光的相位、偏振方向和傳播方向相同的光,稱為受激發射。
受激發射是激光的主要光源。受激發射的光放大(英語:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)縮寫就是「LASER」。受激發射概念是由阿爾伯特·愛因斯坦在他1917年發表的論文《關於輻射的量子理論》中提出的;大約10年後,英國著名物理學家、劍橋大學教授保羅·狄拉克首次實驗證明受激發射的存在。
發光
正常情況下,大多數粒子處於基態,要使這些粒子產生輻射作用,必須把處於基態的粒子激發到高能階上去。由於原子內部結構不同,相同的外界條件使原子從基態激發到各高能階的概率不同。通常把原子、分子或離子激發到某一能階上的可能性稱為這一能階的「激發概率」。
理論研究表明,光的發射過程分為兩種,一種是在沒有外來光子的情況下,處於高能階 的一個原子自發地向低能階 躍遷,並發射一個能量為 - 的光子,這種過程稱為「自發躍遷」;由原子自發躍遷發出的光波稱為自發發射。
另一種發射過程是處於高能階 上的原子,在頻率為ν的輻射場作用下,躍遷至低能階 並輻射一個能量為的光子,這種過程稱為受激發射躍遷;受激發射躍遷發出的光波,稱為受激發射。
受激發射與自發發射最重要的區別在於干涉性。自發發射是原子在不受外界輻射場控制情況下的自發過程,大量原子的自發輻射場的相位是不干涉的,輻射場的傳播方向和偏振態也是無規分布,而受激發射是在外界輻射場控制下的發光過程。因此,受激輻射場的頻率、相位、傳播方向和偏振態與外界輻射場完全相同。激光就是一種受激發射的干涉光。
原理
受激發射(stimulated emission)是產生激光的重要步驟。激光工作物質的兩個能級E2和E1滿足輻射躍遷的選擇定則,當處於高能級E2的粒子受到光子能量為ε=hν=E2-E1的光照射時,粒子會由於這種入射光的刺激而發射與入射光子一模一樣的光子,而躍遷到低能級E1。也就是說,粒子躍遷發射的光與入射光二者的頻率都是:
ν=(E2-E1)/h
且有相同的偏振方向和傳播方向,它們是相干的。這個過程稱為光的受激發射。
設在時刻t處於高能級E2上粒子數密度為N2(t),頻率為ν的入射光的單色輻射能量密度為ρν,在t至t+dt時間內單位體積中從高能級E2受激發射而躍遷到低能級E1的粒子數dN21為:
dN21=B21N2ρνdt
B21稱為受激發射係數,它是粒子能級系統的特徵參量。如記W21=B21ρν,則有
W21=B21ρν=dN21/N2dt
即W21是單位時間內,在單色輻射能量密度ρν的光照射下,由於受激發射躍遷到低能級E1的粒子數在能級E2總粒子數中所占的比例。也就是E2能級上每一個粒子在單位時間內發生受激發射的概率。所以W21稱為受激發射躍遷概率。它與ρν成正比,而不像自發發射躍遷概率A21那樣對一確定的能級系統是一常數。
參考文獻
- ↑ 中國「漢字」從何而來?每個漢字,都是倉頡造出來的嗎?,搜狐,2022-10-01
- ↑ 書寫橫豎撇捺,展示漢字之美,搜狐,2021-01-11