月沙工具箱
現在位置:月沙工具箱 > 學習工具 > 漢語詞典

受激輻射的意思、受激輻射的詳細解釋

關鍵字:

受激輻射的解釋

處于激發态的原子在外界光輻射的作用下向某對應低能态躍遷的輻射過程。如果外界光輻射的光子能量為hν=e2-e1,則原子将從激發态e2躍遷到較低能态e1,同時放出與外界光輻射(入射光)相同頻率、相同位相和偏振方向相同的光。受激輻射是激光器中的基本物理過程之一。

詞語分解

專業解析

受激輻射是物理學中描述原子或分子能量狀态轉變的重要概念,指處于激發态的粒子在受到特定頻率的外界光子激發時,釋放出與入射光子頻率、相位及傳播方向完全一緻的新光子的過程。該現象由物理學家愛因斯坦于1917年提出,構成了激光技術的理論基礎(參考《物理學名詞》第二版,科學出版社)。

從量子力學角度分析,受激輻射包含三個核心要素:①激發态粒子需處于亞穩态能級;②入射光子能量須精确匹配粒子能級差;③輻射光子與入射光子具有量子态的完全一緻性。這一過程滿足能量守恒定律與動量守恒定律,其數學表達為: $$ Delta E = h u $$ 其中$Delta E$表示能級差,$h$為普朗克常數,$ u$為光子頻率(據《量子力學基礎》高等教育出版社)。

實際應用中,受激輻射需通過粒子數反轉實現,即通過外部能量輸入使高能級粒子數超過低能級粒子數。這種非平衡狀态常見于激光器的諧振腔設計,例如紅寶石激光器通過氙燈泵浦産生粒子數反轉,最終輸出高度單色性和方向性的激光束(引自《中國大百科全書》物理卷)。

網絡擴展解釋

受激輻射是量子光學中的重要概念,指處于激發态的原子在外來光子誘發下,從高能級躍遷至低能級并釋放與入射光子特性完全相同的新光子的過程。以下是其核心要點:

1. 定義與機制
當原子處于高能級(E₂)時,若受到能量為 $h u = E₂ - E₁$ 的外來光子激發,會受迫躍遷到低能級(E₁),同時輻射出與入射光子頻率、相位、傳播方向及偏振态完全一緻的光子。這一過程需嚴格滿足能量匹配條件。

2. 核心特點

3. 與自發輻射的區别
|特征 | 受激輻射 | 自發輻射 | |----------------|----------------------------|-------------------------| |觸發條件 | 需外來光子誘發| 自發發生,無需外界作用| |光子特性 | 與入射光子完全一緻(相幹)| 隨機方向/相位(非相幹) | |應用 | 激光産生的核心機制| 普通光源(如白熾燈)|

4. 應用與意義
受激輻射是激光産生的物理基礎,結合粒子數反轉(高能級原子數多于低能級)和光學諧振腔(篩選與放大特定光子),可實現光的受激放大(LASER)。愛因斯坦在1917年理論預言該現象,後經實驗證實。

公式表達
受激輻射概率與入射光強成正比:
$$ W{21} = B{21} rho( u) $$
其中 $B_{21}$ 為愛因斯坦受激輻射系數,$rho( u)$ 為輻射場能量密度。

别人正在浏覽...

案友邦教冰堂酒財赍酬諾川河大平原大文典座調官訪鶴防饷凫茨梗穢公私兩濟閨阃滾柱軸承寒點荷眷赫曦畫蚓塗鴉火厝尖臍教導記裡堆經鋤矜矜戰戰谲略康采恩誇官來臨老窮厲精爲治龍門造像耐事偶視偏勞辟斥青德情文嬛佞勸譬趣緻入火喪聲歪氣觞詠善瑞世道人心耍滑頭水口天函跳灰驢挑狎偷摸亡簪無泥縣伯相水火小兒科