什么是粒子数反转

什么是粒子数反转

问题一：什么是粒子反转数 在通常情况下，处于低能级E1的原子数大于处于高能级E2的原子数，这种情况得不到激光。为了得到激光，就必须使高能级E2上的原子数目大于低能级E1上的原子数目，因为E2上的原子多，发生受激辐射，使光增强（也叫做光放大）。为了达到这个目的，必须设法把处于基态的原子大量激发到亚稳态E贰，处于高能级E2的原子数就可以大大超过处于低能级E1的原子数。这样就在能级E2和E1之间实现了粒子数的反转。在工作物质处于谐振腔内时，只要有能量为hν＝E2－E1的光子能引起腔内谐振，就可以得到激光。实现粒子数反转的工作物质是制造激光器所不能缺少的。例如，氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子中的两个能级实现粒子数反转而获得激光。问题二：什么是粒子数的反转分布 应该是”粒子数反转分布“吧？
就是处于高能态的粒子数多于处于低能态的粒子数。
粒子数反转是相对于热平衡分布而言的。当体系处于粒子数反转状态时，受激辐射光子数多于被吸收的光子数，因此对光子数具有放大作用。一个激光器要实现激光运转，粒子数反转是必要条件之一。
正常的热平衡状态下粒子数分布满足玻耳兹曼分布律，是不可能出现粒子数反转分布的，一般要采用适当的激励，破坏热平衡状态，构造粒子数反转分布问题三：粒子数反转的粒子数反转基础原理 高能态粒子数大于低能态粒子数的非热平衡状态。在热平衡状态下，粒子数按能态的分布遵循玻耳兹曼分布律：N?/N? =g?/g?·exp[-(E2-E1)/kT]式中k为玻耳兹曼常数，N2、g2和N1、g1分别为高能态E2和低能态E1的粒子数和统计权重。由于E2>E1，T>0，故N1>N2 ，即高能态上的粒子总少于低能态上的粒子数。于是原子系统的受激吸收过程总占优势。原子系统单位时间内从辐射场所吸收的光子数总是多于受激发射产生的光子数。如果采用适当的激励，破坏热平衡状态，使高能态粒子数多于低能态粒子数，即Δ=N2-N1>0，就说实现了粒子数反转，Δ称反转粒子数。粒子数反转是相对于热平衡分布而言的。当体系处于粒子数反转状态时，受激辐射光子数多于被吸收的光子数，因此对光子数具有放大作用。一个激光器要实现激光运转，粒子数反转是必要条件之一。从Δ>0可知，体系处于粒子数反转状态时，体系的温度T 问题四：粒子数反转的实现粒子数反转的条件 通常实现粒子数反转要依靠两个以上的能级：低能级的粒子通过比高能级还要高一些的泵浦能级抽运到高能级。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发激光材料，称为电激励；也可用脉冲光源来照射光学谐振腔内的介质原子，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激发方式被形象化地称为泵浦或抽运。为了使激光持续输出，必须不断地“泵浦”以补充高能级的粒子向下跃迁的消耗量。

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