激光原理及应用(第2版)(陈家璧)课后答案(全)

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1、思考练习题11．试计算连续功率均为1W的两光源，分别发射＝0.5000m，=3000MHz的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？6q10.51018答：粒子数分别为：n2.5138101348h34c6.63103106.6310q123n5.0277102349h6.63103102．热平衡时，原子能级E2的数密度为n2，下能级E1的数密度为n1，设gg，求：(1)12当原子跃迁时相应频率为＝3000MHz，T＝300K时n2/n1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长

2、＝1，n2/n1＝0.1时，则温度T为多高？(EmEn）h349n/gn26.6310310答：（1）mmekT则有：ekTexp[]123n/gn1.3810300nn1h348n26.63103103（2）ekTexp[]0.1T6.2610K236n1.3810110T13．已知氢原子第一激发态(E－182)与基态(E1)之间能量差为1.64×l0J，设火焰(T＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g1＝g2。求：(1)能级E2上的原子

3、数n2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08n2，求光的功率为多少瓦？h18n2g1n21.641019答：（1）ekT4exp[]3.111023ngn1.3810270012120且nn1012可求出n3128189（2）功率＝10311.64105.08410W4．(1)普通光源发射＝0.6000m波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q1激=，求此时单色能量密度为若干？(2)在He—Ne激q2000自q43激光器中若5.010Js/m，为0.6

4、328m，设＝1，求为若干？q自答：（1）（2）locatedintheTomDongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheasasination.Linping,Zhejiang,1ofwhichiquorwinem(Wsaidinformobn,iasCtaerpseunzthern)a,twihioegotAfewbayonets,duetomsedfata,whenightcamq3363激c(0.632810)49＝5107.610334q8h8h

5、86.6310自3＋5．在红宝石Q调制激光器中，有可能将全部Cr(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。设红宝石直径0.8cm，长8cm，铬离子浓度为2×1018cm－3，巨脉冲宽度为10ns。求：(1)输－2出0.6943m激光的最大能量和脉冲平均功率；(2)如上能级的寿命＝10s，问自发辐射功率为多少瓦？答：（1）最大能量2cWNhrdh82186343100.0040.08210106.63102.3J60.6943106W2.3108脉冲平均功率＝2.3010

6、瓦9t1010At1Nne21dtn1自20200e（2）1PNh2.31145瓦自自e8hc16．试证单色能量密度公式，用波长来表示应为5hcekT1证明：dwdwcc8h1c8hc1223hkT25hdVddVde1ekT1117.试证明，黑体辐射能量密度()为极大值的频率由关系T2.82kh给出，并mm求出辐射能量密度为极大值的波长与的关系。mm38h1答：（1）由可得：3hvce

7、kT12h8h(331ekTh)03hhcekT(ekT1)2kT1hxx令x，则上式可简化为：3(e1)xekT解上面的方程可得：x2.82hm11即：2.82T2.82khmkTlocatedintheTomDongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheasasination.Linping,Zhejiang,1ofwhichiquorwinem(Wsaidinformobn,iasCtaerpseunzthern)a,twihi

8、oegotAfewbayonets,duetomsedfata,whenightcam2（2）辐射能量密度为极大值的波长与的关系仍为mmcmm18．由归一化条化证明(1－65a)式中