原子中的電子

1、1原子中的電子原子中的電子第第28章章228.1 氫原子光譜氫原子光譜 玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論28.2 氫原子的量子力學(xué)處理氫原子的量子力學(xué)處理28.3 電子自旋與自旋軌道耦合電子自旋與自旋軌道耦合28.4 微觀粒子的不可分辨性微觀粒子的不可分辨性 泡利不相容原理泡利不相容原理28.5 各種原子核外電子的組態(tài)各種原子核外電子的組態(tài)28.6 激光激光本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容3教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求2 理解理解描述原子中電子運(yùn)動狀態(tài)的四個量子描述原子中電子運(yùn)動狀態(tài)的四個量子數(shù)。數(shù)。了解了解能量能量、角動量及空間量子化。、角動量及空間量子化。3 了解了解激光工作原理。激光工作原理。 1

2、理解理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫原子理論。原子理論。428.1 氫原子光譜氫原子光譜 玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律二、玻爾的氫原子理論二、玻爾的氫原子理論三、氫原子軌道半徑和能量的計算三、氫原子軌道半徑和能量的計算四、玻爾氫原子理論的意義和困難四、玻爾氫原子理論的意義和困難5紅紅藍(lán)藍(lán)紫紫6562.84340.54861.3一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子的可見光光譜：氫原子的可見光光譜：A即由此得來。即由此得來。1853年瑞典人年瑞典人埃格斯特朗埃格斯特朗（A.J.Angstrom）測

3、得氫可見光光譜的紅線，測得氫可見光光譜的紅線， 到到1885年，年，觀測到的氫原子光譜線已有觀測到的氫原子光譜線已有14條。條。6 1885 年瑞士數(shù)學(xué)家年瑞士數(shù)學(xué)家巴耳末巴耳末發(fā)現(xiàn)氫原子光譜發(fā)現(xiàn)氫原子光譜可見光可見光部分的規(guī)律部分的規(guī)律, 5 , 4 , 3,nm246.365222nnn 1890 年瑞典物理學(xué)家年瑞典物理學(xué)家里德伯里德伯給出給出氫原子光譜公式氫原子光譜公式,4,3 ,2, 1fn, 3, 2, 1fffinnnn)11(122ifnnR波數(shù)波數(shù) 里德伯常量里德伯常量 17m100973731534. 1R光譜光譜7, 4 , 3, )121(122nnR巴爾末系巴爾末系可

4、見光可見光, 5 , 4, )131(122nnR帕邢系帕邢系, 6 , 5, )141(122nnR布拉開系布拉開系, 7 , 6, )151(122nnR普豐德系普豐德系, 8 , 7, )161(122nnR漢弗萊系漢弗萊系紅外紅外萊曼系萊曼系, 3 , 2, )111(122nnR紫外紫外8二、玻爾的氫原子理論二、玻爾的氫原子理論（一）經(jīng)典核模型的困難（一）經(jīng)典核模型的困難 根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速圓周運(yùn)動，作加速運(yùn)動的作勻速圓周運(yùn)動，作加速運(yùn)動的電子將不斷向外輻射電磁波電子將不斷向外輻射電磁波 . vFree+ 原子不斷地向外輻射能量，原子不斷地向外

5、輻射能量，能量逐漸減小，電子繞核旋轉(zhuǎn)的能量逐漸減小，電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率也逐漸改變，發(fā)射光譜應(yīng)是頻率也逐漸改變，發(fā)射光譜應(yīng)是連續(xù)譜；連續(xù)譜； 由于原子總能量減小，電子由于原子總能量減小，電子將逐漸的接近原子核而后相遇，將逐漸的接近原子核而后相遇，原子不穩(wěn)定原子不穩(wěn)定 .e+e9（二）玻爾的三個假設(shè)（二）玻爾的三個假設(shè)（2）頻率條件頻率條件電子從電子從En躍遷到躍遷到Ek時，發(fā)射或吸收光子，時，發(fā)射或吸收光子，光子的頻率為光子的頻率為:hEEknkn（1）定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè) 原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，這些原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，這些狀態(tài)稱為原子的穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)），相

6、應(yīng)的能量狀態(tài)稱為原子的穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)），相應(yīng)的能量分別是分別是E1、 E2、 E3、（E1E2 E3）10（3）量子化條件量子化條件（量子條件）（量子條件） 電子繞核作圓周運(yùn)動時，其穩(wěn)定狀態(tài)必須滿足電子繞核作圓周運(yùn)動時，其穩(wěn)定狀態(tài)必須滿足2hnL ，n=1, 2, 3, 式中式中L是電子的角動量，是電子的角動量，n 稱為主量子數(shù)。稱為主量子數(shù)。定義定義約化普朗克常數(shù)約化普朗克常數(shù):2h 則則量子化條件量子化條件成為成為: nL 11三、氫原子軌道半徑和能量的計算三、氫原子軌道半徑和能量的計算2hnrmnnv由假設(shè)由假設(shè)3量子化條件量子化條件nnnrmre22024v由牛頓定律由牛頓定律,玻

7、爾半徑玻爾半徑m1029. 5112201mehr1n 氫原子能級公式氫原子能級公式nnnnremE022421v第第 軌道電子總能量軌道電子總能量212220nrnmehrn), 3 ,2, 1(n 12212220418nEnhmeEnnnnremE022421v（電離能）（電離能）基態(tài)基態(tài)能量能量220418hmeEeV6 .13) 1( n21nEEn激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)能量能量) 1( neV/E 氫原子能級圖氫原子能級圖1n基態(tài)基態(tài)6 .132n3n4n激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)40. 351. 185. 0n0自由態(tài)自由態(tài)13 玻爾理論對氫原子光譜的解釋玻爾理論對氫原子光譜的解釋fiEEhfiifnn

8、nnchmec, )11(81223204氫原子能級躍遷氫原子能級躍遷與光譜系與光譜系1n2n3n4nn0EE萊曼系萊曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系2220418nhmeEn布拉開系布拉開系17m10097. 1（里德伯常量）（里德伯常量） Rchme3204814萊曼系萊曼系（紫外區(qū)）（紫外區(qū)）巴耳末系巴耳末系(可見區(qū)可見區(qū))帕邢系帕邢系(紅外區(qū)紅外區(qū))布拉開系布拉開系氫原子能級和能級躍遷圖：氫原子能級和能級躍遷圖：-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eVEn n121EnEn eV6 .132n 由能級算出的光由能級算出的光譜線頻率和實(shí)驗(yàn)譜線頻率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。結(jié)果完

9、全一致。126 534hEEfi 15例例28.1 設(shè)大量氫原子處于設(shè)大量氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，它們躍遷時的激發(fā)態(tài)，它們躍遷時發(fā)射出一簇光譜線，則這簇光譜線最多可能有發(fā)射出一簇光譜線，則這簇光譜線最多可能有 條，條，其中最短的波長是其中最短的波長是 。解：解： 可能的躍遷：可能的躍遷： n=4 3, 2, 13 2, 12 1共共 6條譜線條譜線maxmin14maxEEEminmax14hchEE14minEEhc192834106 . 1)6 .13()46 .13(100 . 31063. 6)(1075. 98m975()16例例28.2 一個氫原子處于主量子數(shù)一個氫原子處于主量子

10、數(shù)n=3的狀態(tài)，則的狀態(tài)，則該氫原子該氫原子(A)能夠吸收一個紅外光子能夠吸收一個紅外光子(B)能夠發(fā)射一個紅外光子能夠發(fā)射一個紅外光子(C)能夠吸收也能夠發(fā)射一個紅外光子能夠吸收也能夠發(fā)射一個紅外光子(D)不能吸收也不能發(fā)射一個紅外光子不能吸收也不能發(fā)射一個紅外光子解：解：n=1n=2n=3發(fā)射可見發(fā)射可見吸收紅外吸收紅外發(fā)射紫外發(fā)射紫外關(guān)鍵看躍遷中，較關(guān)鍵看躍遷中，較低能級低能級n=? ( A )17解：解：例例28.3 氫原子從定態(tài)氫原子從定態(tài) l 躍遷到定態(tài)躍遷到定態(tài) k 可發(fā)射一個光子?？砂l(fā)射一個光子。已知定態(tài)已知定態(tài) l 的電離能為的電離能為0.85eV，又知從基態(tài)使氫原子，又知從

11、基態(tài)使氫原子激發(fā)到定態(tài)激發(fā)到定態(tài) k 所需能量為所需能量為 10.2eV，則在上述躍遷中，則在上述躍遷中，氫原子所發(fā)射的光子的能量為氫原子所發(fā)射的光子的能量為 eV。按題意按題意 El= -0.85eVEk= -13.6+10.2= -3.4 (eV)光子能量：光子能量：El -Ek= -0.85 -( -3.4)= 2.55 (eV)思考思考：所發(fā)射的光子屬于什么光區(qū)：所發(fā)射的光子屬于什么光區(qū)?18例例28.4 在氫原子光譜中，巴耳末系的最短波長的譜在氫原子光譜中，巴耳末系的最短波長的譜線所對應(yīng)的光子能量為線所對應(yīng)的光子能量為 eV.解：解： min max Emax=0-E2=3.40 e

12、V思考思考：最長波長的譜線所對應(yīng)的光子能量最長波長的譜線所對應(yīng)的光子能量?其它系其它系?19（1）正確地指出正確地指出原子能級原子能級的存在（原子能量量子化）；的存在（原子能量量子化）；（2）正確地指出正確地指出定態(tài)定態(tài)和和角動量量子化角動量量子化的概念；的概念；（3）正確的解釋了氫原子及類氫離子光譜；正確的解釋了氫原子及類氫離子光譜；四、玻爾氫原子理論的意義和困難四、玻爾氫原子理論的意義和困難（4）無法解釋無法解釋比氫原子更復(fù)雜的原子；比氫原子更復(fù)雜的原子；（5）把微觀粒子的運(yùn)動視為有確定的把微觀粒子的運(yùn)動視為有確定的軌道軌道是不正確的；是不正確的；（6）是是半半經(jīng)典經(jīng)典半半量子量子理論，存

13、在邏輯上的缺點(diǎn)，即把理論，存在邏輯上的缺點(diǎn)，即把 微觀粒子看成是遵守經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，同時，又微觀粒子看成是遵守經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，同時，又 賦予它們量子化的特征。賦予它們量子化的特征。20 用薛定諤方程求解氫原子中電子的能級和本征波用薛定諤方程求解氫原子中電子的能級和本征波函數(shù)，是量子力學(xué)創(chuàng)立初期最令人信服的成就。函數(shù)，是量子力學(xué)創(chuàng)立初期最令人信服的成就。 質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大的多，在氫原子中可近質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大的多，在氫原子中可近似認(rèn)為似認(rèn)為質(zhì)子靜止而電子運(yùn)動，因此電子的能量就代表質(zhì)子靜止而電子運(yùn)動，因此電子的能量就代表整個氫原子的能量。整個氫原子的能量。電子受質(zhì)子的庫侖力作用，勢能

14、電子受質(zhì)子的庫侖力作用，勢能函數(shù)為函數(shù)為rerU024)( 由于求解過程比較復(fù)雜，重點(diǎn)介紹求解所得結(jié)果由于求解過程比較復(fù)雜，重點(diǎn)介紹求解所得結(jié)果的某些特性并討論其物理意義。的某些特性并討論其物理意義。28.2 氫原子的量子力學(xué)處理氫原子的量子力學(xué)處理21 以質(zhì)子的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。由于在一般情況下，氫以質(zhì)子的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。由于在一般情況下，氫原子為一穩(wěn)定的系統(tǒng)，由定態(tài)薛定諤方程可得：原子為一穩(wěn)定的系統(tǒng)，由定態(tài)薛定諤方程可得：Erezyxm02222222242波函數(shù)波函數(shù) 必須滿足必須滿足單值單值、有限有限、連續(xù)連續(xù)的條件。的條件。 上述方程滿足這些條件的解與三個整數(shù)上述方程滿足這些條件的解與

15、三個整數(shù) 有關(guān)，可用如下形式表示：有關(guān)，可用如下形式表示：lmln、)(、rlmln、r其中其中 為空間一點(diǎn)的球坐為空間一點(diǎn)的球坐標(biāo)，原點(diǎn)在質(zhì)子處。標(biāo)，原點(diǎn)在質(zhì)子處。磁量子數(shù)磁量子數(shù)角量子數(shù)角量子數(shù)主量子數(shù)主量子數(shù)lmln22（1）能量量子化能量量子化和和主量子數(shù)主量子數(shù)), 2 , 1(eV16 .131)4(2222024nnnmeEn， 能量是量子化的，能量是量子化的，n稱稱為主量子數(shù)。為主量子數(shù)。討論：討論：量子化條件和量子數(shù)量子化條件和量子數(shù)（2）角動量量子化角動量量子化和和角量子數(shù)角量子數(shù)) 1( llL) 1( , 2 , 1 , 0nl（3）角動量空間量子化角動量空間量子化和和

16、磁量子數(shù)磁量子數(shù)lzmL lml, 2, 1, 023對于確定的角量子數(shù)對于確定的角量子數(shù)l，磁量子數(shù)，磁量子數(shù) ml 可取可取 (2l+1)個值。個值。0Z，B61222, 1, 02Lmll22空間取向量子化空間取向量子化。2428.5 各種原子核外電子的組態(tài)各種原子核外電子的組態(tài)一、四個量子數(shù)一、四個量子數(shù)二、電子的殼層分布二、電子的殼層分布25一、四個量子數(shù)一、四個量子數(shù) 描述原子中描述原子中電子運(yùn)動狀態(tài)電子運(yùn)動狀態(tài)需要一組量子數(shù)需要一組量子數(shù)u主量子數(shù)主量子數(shù) n=1, 2, 3, 是決定能量的主要因素是決定能量的主要因素u軌道角量子數(shù)軌道角量子數(shù) l = 0,1,2(n-1) n，

17、l，ml ， msu軌道磁量子數(shù)軌道磁量子數(shù)lml 2, 1, 0決定決定電子繞核運(yùn)動的電子繞核運(yùn)動的角動量的大小角動量的大小決定決定電子繞核運(yùn)動的電子繞核運(yùn)動的角動量的空間取向角動量的空間取向u自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù)21 sm決定決定電子電子自旋角動量的空間取向自旋角動量的空間取向26二、電子的殼層分布（兩個基本原理）二、電子的殼層分布（兩個基本原理）同一個同一個n 組成一個組成一個殼層殼層（K, L, M, N, ）相同相同 n, l 組成一個組成一個次殼層次殼層（s, p, d, f, ）（1）電子是費(fèi)米子，由）電子是費(fèi)米子，由泡利不相容原理泡利不相容原理在同一原子中不可能有兩個電子處

18、于相同的量子態(tài)在同一原子中不可能有兩個電子處于相同的量子態(tài) 當(dāng)當(dāng)n一定時，一定時，l可取可取n個不同的值，且對于個不同的值，且對于l的每個值，的每個值，ml和和ms共共可取可取2(2l+1)個不同的值個不同的值。一次殼層內(nèi)最多可容納一次殼層內(nèi)最多可容納(2l+1)2個電子。個電子。主量子數(shù)為主量子數(shù)為n的殼層可容納的最大電子數(shù)為：的殼層可容納的最大電子數(shù)為：21022) 12(nlZnln271945年諾貝爾物理學(xué)年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者獎獲得者 泡利泡利奧地利人奧地利人Wolfgang Pauli 1900 1958提出泡利不相容原理提出泡利不相容原理28（2）能量最小原理：）能量最小原理：電

19、子優(yōu)先占據(jù)最低能態(tài)電子優(yōu)先占據(jù)最低能態(tài)32103d3p3s 2102p2s 101s ZKLMn = 1n = 2n = 3nl即：原子處于正常狀態(tài)時，電子的排布應(yīng)使原子的即：原子處于正常狀態(tài)時，電子的排布應(yīng)使原子的能量最低。能量最低。29殼層殼層 與次殼層與次殼層 殼層殼層由具有相同主量子數(shù)由具有相同主量子數(shù)n的所有量子態(tài)組成的所有量子態(tài)組成主量子數(shù)主量子數(shù)n 1 2 3 4 5 6 7殼層符號殼層符號 K L M N O P Q可容電子數(shù)可容電子數(shù) 2 8 18 32 50 72 98 次殼層次殼層由同一殼層中具有相同角量子數(shù)由同一殼層中具有相同角量子數(shù)l的量子態(tài)組成的量子態(tài)組成30角量子

20、數(shù)角量子數(shù) l 0 1 2 3 4 5 6次殼層符號次殼層符號 s p d f g h i可容電子數(shù)可容電子數(shù) 2 6 10 14 18 22 26原子中電子的填充：原子中電子的填充：先填先填n較小的殼層，在同一較小的殼層，在同一n中，中，先填先填 l 較小的次殼層，在不同殼層鄰接處，較小的次殼層，在不同殼層鄰接處， 比較它們比較它們的的(n+0.7l)值。（值。（ n + 0.7l ）的值越大，能級越高。）的值越大，能級越高。例例：鉀鉀(Z=19)的電子組態(tài)：的電子組態(tài)：162622433221spspssn+0.7l=4.4n+0.7l=4.0不是不是13d31例例28.5 原子內(nèi)電子的量

21、子態(tài)由原子內(nèi)電子的量子態(tài)由n、l、ml、ms四個量子四個量子數(shù)表征，當(dāng)數(shù)表征，當(dāng)n、l、ml一定時，不同量子態(tài)數(shù)目為一定時，不同量子態(tài)數(shù)目為 ；當(dāng)當(dāng)n、l一定時，不同量子態(tài)數(shù)目為一定時，不同量子態(tài)數(shù)目為 ；當(dāng)；當(dāng)n一定時，一定時，不同量子態(tài)數(shù)目為不同量子態(tài)數(shù)目為 .解：解：當(dāng)當(dāng)n、l 、ml一定時，一定時，ms可取兩個不同的值可取兩個不同的值. 當(dāng)當(dāng)n、l一定時，一定時，ml可取可取2l+1個不同的值個不同的值, 且對于且對于ml的每個值，的每個值，ms可取兩個不同的值可取兩個不同的值. 2 2(2l+1)l = 0, 1, 2, 3 例例28.6 主量子數(shù)主量子數(shù)n=4的量子態(tài)中，角量子數(shù)的

22、量子態(tài)中，角量子數(shù) l 的可能取的可能取值為值為 ；磁量子數(shù)；磁量子數(shù)ml的可能取值為的可能取值為 。ml = 0, 1, 2, 3 思考：思考：自旋磁量子數(shù)自旋磁量子數(shù)mS的可能取值的可能取值?解：解：3228.6 激光激光一、自發(fā)輻射一、自發(fā)輻射 受激輻射受激輻射二、激光原理二、激光原理三、激光器的三個主要組成部分三、激光器的三個主要組成部分四、激光器四、激光器五、激光器的特性和應(yīng)用五、激光器的特性和應(yīng)用33 激光激光又名又名萊塞萊塞 （Laser），），它的全名是：它的全名是：（Light amplification by stimulated emission of radiation

23、）“輻射的受激發(fā)射光放大輻射的受激發(fā)射光放大”世界上第一臺激光器誕生于世界上第一臺激光器誕生于1960年。年。 它們的基本原理都是基于它們的基本原理都是基于1916年愛因斯坦年愛因斯坦提出的提出的受激輻射受激輻射理論。理論。34一、自發(fā)輻射一、自發(fā)輻射 受激輻射受激輻射1 自發(fā)輻射自發(fā)輻射 原子在沒有外界干預(yù)的情況下，電子會由處于激發(fā)原子在沒有外界干預(yù)的情況下，電子會由處于激發(fā)態(tài)的高能級態(tài)的高能級E2自動躍遷到低能級自動躍遷到低能級E1，這種躍遷稱為，這種躍遷稱為自自發(fā)躍遷發(fā)躍遷。由自發(fā)躍遷而引起的光輻射稱為。由自發(fā)躍遷而引起的光輻射稱為自發(fā)輻射自發(fā)輻射。hEE12.1E2E發(fā)光前發(fā)光前.。2

24、E1Eh發(fā)光后發(fā)光后自自發(fā)發(fā)輻輻射射352 光吸收光吸收 當(dāng)外來光子的能量當(dāng)外來光子的能量 滿足滿足 時，時， 原子中原子中處于低能級處于低能級 的電子就會吸收光子的能量，并從低的電子就會吸收光子的能量，并從低能級能級 躍遷到高能級躍遷到高能級 , 這個過程稱為這個過程稱為光吸收光吸收。 2E1E12EEhh吸收后吸收后。.2E1Eh吸收前吸收前.1E2E受激吸收受激吸收1E363 受激輻射受激輻射由受激輻射得到的放大了的光是相干光，稱之為由受激輻射得到的放大了的光是相干光，稱之為激光激光。 原子中處于高能級原子中處于高能級E2的電子，會在外來光子的電子，會在外來光子(其頻率其頻率恰好滿足恰好

25、滿足 )的誘發(fā)下向低能級的誘發(fā)下向低能級E1躍遷，躍遷， 并發(fā)并發(fā)出與外來光子一樣特征的光子，這叫出與外來光子一樣特征的光子，這叫受激輻射受激輻射。12EEh.1E2E.。2E1E 發(fā)光前發(fā)光前 發(fā)光后發(fā)光后hhh受激輻射的光放大受激輻射的光放大示意圖示意圖37二、激光原理二、激光原理1 粒子數(shù)正常分布和粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)分布粒子數(shù)正常分布和粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)分布kTEiiCN/e2211ENENkTEENN/ )(2121e/ 表明，處于低能級的電子數(shù)大于高能級的電表明，處于低能級的電子數(shù)大于高能級的電子數(shù)，這種分布叫做子數(shù)，這種分布叫做粒子數(shù)的正常分布粒子數(shù)的正常分布。 叫做叫做粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)粒子

26、數(shù)布居反轉(zhuǎn)，簡稱，簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或稱或稱布居反轉(zhuǎn)布居反轉(zhuǎn)。 12NN 21NN 12EE 已知已知粒子數(shù)的正常分布粒子數(shù)的正常分布1E2E.。1N2N12EE 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布2E1E. . .。2N1N12EE 38 美國物理學(xué)家梅曼于美國物理學(xué)家梅曼于1960年年9月制成第一臺紅寶石月制成第一臺紅寶石固體激光器。固體激光器。 從外界輸入能量（如光照，放電等），把低能級上從外界輸入能量（如光照，放電等），把低能級上的原子激發(fā)到高能級上去，這個過程叫做的原子激發(fā)到高能級上去，這個過程叫做激勵激勵（也（也叫叫泵浦泵浦）。）。紅寶石中鉻離子能級示意圖紅寶石中鉻離子能級示意圖.

27、1E2E.?；鶓B(tài)基態(tài)亞穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)3E392 光學(xué)諧振腔光學(xué)諧振腔 激光的形成激光的形成 光在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)中往返傳播，使諧振腔光在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)中往返傳播，使諧振腔內(nèi)的光子數(shù)不斷增加，從而獲得很強(qiáng)的光，這種現(xiàn)內(nèi)的光子數(shù)不斷增加，從而獲得很強(qiáng)的光，這種現(xiàn)象叫做象叫做光振蕩光振蕩。加強(qiáng)光須滿足加強(qiáng)光須滿足駐波條件駐波條件2kl.激光光束激光光束全反射鏡全反射鏡l光學(xué)諧振腔示意圖光學(xué)諧振腔示意圖部分透光反射鏡部分透光反射鏡40三、激光器的三個主要組成部分的作用三、激光器的三個主要組成部分的作用1、工作物質(zhì)、工作物質(zhì) 2、激勵能源（泵浦源）、激勵能源（泵浦源）有合適的能級結(jié)構(gòu)，有合適的能級結(jié)構(gòu)， 能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。3、光學(xué)諧振腔、光學(xué)諧振腔保證光放大，保證光放大，使激光有良好的使激光有良好的方向性和單色性。方向性和單色性。使原子激發(fā)，維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。使原子激發(fā)，維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。41四、激光器四、激光器 1 氦氖氣體激光器氦氖氣體激光器 氦氖激光器氦氖激光器全反射鏡全反射鏡部分反射鏡