氦氖激光器中氦气和氖气的作用分别是什么？

氦氖激光器中氦气和氖气的作用分别是什么？

氦原子的作用：氦原子的亚稳态恰好和氖原子的2s能级很接近（仅差0.04-0.15电子伏）。亚稳态氦原子与基态氖原子碰撞，可直接把氖原子激发到2s能级。这样，就可以在2s能级获得比纯氖时多数十万倍的原子，它们向2p能级跃迁时，辐射光波的能量较纯氖时增加数十万倍。　氦原子有两个亚稳态能级21s0、23s1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21s0、23s1，此两能级寿命长容易积累粒子。因而，在放电管中这两个能级上的氦原子数是比较多的。这些氦原子的能量又分别与处于3s和2s态的氖原子的能量相近。处于21s0、23s1能级的氦原子与基态氖原子碰撞后，很容易将能量传递给氖原子，使它们从基态跃迁到3s和2s态，这一过程称能量共振转移。由于氖原子的2p、3p态能级寿命较短，这样氖原子在能级3s－3p、3s－2p、2s－2p间形成粒子数反转分布，从而发射出3.39um、632.8nm、1.5um三种波长的激光。

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