激光原理及应用第二版(陈家璧着)课后思考练习题答案(全)

激光原理及其应用 第二版 陈家璧 课后答案

思考练习题1

1． 试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射 ＝0.5000 m， =3000MHz的光，每秒

从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？

q

答：粒子数分别为：n1

h

16.63 10 34

0.5 10 618

2.5138 10

c6.63 10 34 3 108

n2

q123

5.0277 10 349

h 6.63 10 3 10

2．热平衡时，原子能级E2的数密度为n2，下能级E1的数密度为n1，设g1 g2，求：(1)当原子跃迁时相应频率为 ＝3000MHz，T＝300K时n2/n1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长 ＝1 ，n2/n1＝0.1时，则温度T为多高？

n/g

答：（1）mm e

nn/gn

(Em En）kT

349 n26.63 10 3 10

ekT exp[ ] 1 则有： 23n11.38 10 300

h

n26.63 10 34 3 108

kT

e exp[ ] 0.1 T 6.26 103K （2） 23 6n11.38 10 1 10 T

h

－

3．已知氢原子第一激发态(E2)与基态(E1)之间能量差为1.64×l018J，设火焰(T＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g1＝g2。求：(1)能级E2上的原子数n2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n2，求光的功率为多少瓦？

n2 g1n21.64 10 18kT

e 4 exp[ ] 3.11 10 19 答：（1） 23

n1 g2n11.38 10 2700

h

且n1 n2 10 可求出n2 31

（2）功率＝10 31 1.64 10

4．(1)普通光源发射 ＝0.6000 m波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比

8

18

20

5.084 10 9W

q激q自

=

1

，求此时单色能量密度 为若干？(2)在He—Ne激光器中若2000

5.0 10 4J s/m3， 为0.6328 m，设 ＝1，求

答：（1）

q激q自

为若干？

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