月沙工具箱
现在位置:月沙工具箱 > 学习工具 > 汉语词典

受激辐射的意思、受激辐射的详细解释

关键字:

受激辐射的解释

处于激发态的原子在外界光辐射的作用下向某对应低能态跃迁的辐射过程。如果外界光辐射的光子能量为hν=e2-e1,则原子将从激发态e2跃迁到较低能态e1,同时放出与外界光辐射(入射光)相同频率、相同位相和偏振方向相同的光。受激辐射是激光器中的基本物理过程之一。

词语分解

专业解析

受激辐射是物理学中描述原子或分子能量状态转变的重要概念,指处于激发态的粒子在受到特定频率的外界光子激发时,释放出与入射光子频率、相位及传播方向完全一致的新光子的过程。该现象由物理学家爱因斯坦于1917年提出,构成了激光技术的理论基础(参考《物理学名词》第二版,科学出版社)。

从量子力学角度分析,受激辐射包含三个核心要素:①激发态粒子需处于亚稳态能级;②入射光子能量须精确匹配粒子能级差;③辐射光子与入射光子具有量子态的完全一致性。这一过程满足能量守恒定律与动量守恒定律,其数学表达为: $$ Delta E = h u $$ 其中$Delta E$表示能级差,$h$为普朗克常数,$ u$为光子频率(据《量子力学基础》高等教育出版社)。

实际应用中,受激辐射需通过粒子数反转实现,即通过外部能量输入使高能级粒子数超过低能级粒子数。这种非平衡状态常见于激光器的谐振腔设计,例如红宝石激光器通过氙灯泵浦产生粒子数反转,最终输出高度单色性和方向性的激光束(引自《中国大百科全书》物理卷)。

网络扩展解释

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诱发下,从高能级跃迁至低能级并释放与入射光子特性完全相同的新光子的过程。以下是其核心要点:

1. 定义与机制
当原子处于高能级(E₂)时,若受到能量为 $h u = E₂ - E₁$ 的外来光子激发,会受迫跃迁到低能级(E₁),同时辐射出与入射光子频率、相位、传播方向及偏振态完全一致的光子。这一过程需严格满足能量匹配条件。

2. 核心特点

3. 与自发辐射的区别
|特征 | 受激辐射 | 自发辐射 | |----------------|----------------------------|-------------------------| |触发条件 | 需外来光子诱发| 自发发生,无需外界作用| |光子特性 | 与入射光子完全一致(相干)| 随机方向/相位(非相干) | |应用 | 激光产生的核心机制| 普通光源(如白炽灯)|

4. 应用与意义
受激辐射是激光产生的物理基础,结合粒子数反转(高能级原子数多于低能级)和光学谐振腔(筛选与放大特定光子),可实现光的受激放大(LASER)。爱因斯坦在1917年理论预言该现象,后经实验证实。

公式表达
受激辐射概率与入射光强成正比:
$$ W{21} = B{21} rho( u) $$
其中 $B_{21}$ 为爱因斯坦受激辐射系数,$rho( u)$ 为辐射场能量密度。

别人正在浏览...

哀愤奥宇班功行赏包络豍豆璸斒必然王国朝寮槎头鳊称讬穿腹存记单裤大语谛语断管残沈恶变芳草天涯番戍傅时父兄哗众火伞谏説絜诚鞠系馈奠懒慢揽辔老牧廪生隆轨论抵闾墓买青苗蹑级泼墨紫气喘七角青盖轻怜疼惜嬛佞秋兴去痛呿吟三武森翳砂壶删订社夥勝氣通天宝带往人晩寒危立相印闲和校藜笑中有刀侠术