激光并不神秘,它最简单的原理就是把光摄入一个由两面反射镜组成的谐振腔里,随着光束的来回反射,光在谐振腔里不断加强,波长也变得单一,最后从一个小孔出来,就是我们日常见到的激光。
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利物浦大学激光原理 (Laser Principles) 代写
激光的工作原理
激光、光子与原子在三个方面产生互动:
- 辐射的吸收
- 自发辐射
- 受激辐射
辐射吸收是基态电子从光子中吸收能量,跃升到更高级的过程。绕着原子核非常近的轨道运行的电子处于较低的能级或较低的能态,而绕着远离原子核的轨道运行的电子处于较高的能级。低能级的电子需要一些额外的能量才能跃入高能级。这些额外的能量来自各种能量来源,如热、电场或光。例如,考虑电子的两个能级 (E1和E2)。E1是电子的基态或低能态,E2是电子的激发态或高能态。基态的电子称为低能电子或基态电子,而激发态的电子称为高能电子或激发态电子。一般来说,低能态的电子不能跃迁到高能态。它们需要足够的能量才能跃迁到更高的能级。当等于两个能级的能量差(E2 – E1)的光子或光能入射到原子上时,基态电子获得足够的能量,从基态(E1)跃迁到激发态(E2)。只有当入射光子的能量恰好匹配两个能级(E2 – E1)的能量差时,才会发生对辐射或光的吸收。
自发发射是指激发态的电子通过发射光子回到基态的过程。处于激发态的电子只能停留很短的时间。激发态电子能保持在较高的能态(E2)的时间称为激发态电子的寿命。
受激发射是入射光子与受激电子相互作用并迫使其返回基态的过程。在受激发射中,光能直接供给受激电子,而不是供给基态电子光能。与自发辐射不同,受激辐射不是一个自然过程,而是一个人工过程。
激光的工作原理还可以用于其他特殊领域:固体激光器(solid-state laser),半导体激光器(semiconductor laser),二氧化碳激光器(carbon dioxide laser)等都需要这部分的专业知识。如有代写需求,欢迎同学们联系AcademicPhD,我们期待为你服务!