
【化】 stimulated radiation
受激辐射(Stimulated Emission)是量子力学中的重要概念,指处于高能级的粒子在受到特定频率的外界光子激发时,跃迁至低能级并释放出与入射光子同频率、同相位、同方向的光子的过程。该现象由爱因斯坦于1916年提出,构成激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的理论基础。
从物理机制分析,受激辐射需满足两个条件:(1)粒子需预先通过泵浦作用达到粒子数反转状态;(2)入射光子能量需精确匹配两能级间的能量差,其数学表达式为: $$ Delta E = h u $$ 其中$h$为普朗克常数,$ u$为光子频率。
该现象与自发辐射的本质区别在于:受激辐射产生的光子具有高度相干性,这一特性使得激光具备单色性好、方向性强、亮度高等优势。现代应用涵盖光纤通信(如掺铒光纤放大器)、医疗设备(激光手术刀)、精密制造(激光切割)等领域。
权威参考文献:
受激辐射是量子光学中的重要概念,指处于激发态的原子在外来光子刺激下跃迁到低能态,并释放与入射光子特性完全相同的新光子的物理过程。以下是综合多个权威来源的详细解释:
核心机制
当原子处于高能级(激发态)时,若遇到能量为( h
u = E_2 - E_1 )(( E_2 > E_1 ))的外来光子,会受其激发跃迁至低能级,同时释放一个与入射光子频率、相位、传播方向和偏振状态完全相同的光子。
公式表示为:
$$
h
u = E_2 - E_1
$$
与自发辐射的差异
自发辐射是原子自发从高能级跃迁并随机释放光子,而受激辐射需外界光子触发,且输出光子具有高度一致性。
在中文成语中,“受激辐射”被引申为“受外界激励而产生积极变化”的比喻义,但此用法与物理学定义无直接关联,需结合语境区分。
如需进一步了解激光产生条件(如粒子数反转、谐振腔作用),可参考来源中的详细技术解析。
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