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1、激光原理激光原理激光的起源激光的起源受激辐射受激辐射：爱因斯坦在：爱因斯坦在1916年提出了的一套全新年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的在高能级上的粒子受到某种光子的激发激发，会从高，会从高能级跳到（能级跳到（跃迁跃迁）到低能级上，这时将会辐射出）到低能级上，这时将会辐射出 与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现能出现一个弱光激发出一个强光的现象一个弱光激发出
2、一个强光的现象。这就叫。这就叫做做“受激辐射的光放大受激辐射的光放大”，简称激光。，简称激光。激光产生的条件激光产生的条件1 1、受激辐射受激辐射2 2、工作物质必须具有亚稳态能级、工作物质必须具有亚稳态能级3 3、粒子数反转、粒子数反转4 4、谐振腔（方向性，单色性）、谐振腔（方向性，单色性）5 5、增益大于损耗、增益大于损耗1、受激辐射、受激辐射原子中处于高能级原子中处于高能级E2的电子的电子,会在外来光子会在外来光子(其频率其频率恰好满足恰好满足 )的诱发下向低能级的诱发下向低能级E1跃迁跃迁,并发出与外来光子一样特征的光子并发出与外来光子一样特征的光子,这叫受激辐射这叫受激辐射.由受激
3、辐射得到的放大了的光是相干光由受激辐射得到的放大了的光是相干光,称之为激称之为激光光.。发光前发光前 发光后发光后2、工作物质必须具有亚稳态能级、工作物质必须具有亚稳态能级如果让这些受激光子一个一个地发射出来，是不如果让这些受激光子一个一个地发射出来，是不能形成强大的能量的。一般的，电子被激发到高能形成强大的能量的。一般的，电子被激发到高能级后，在高能级上停留的时间是短暂的。而有能级后，在高能级上停留的时间是短暂的。而有些物质的电子处于第二能级的时间较长，仅次于些物质的电子处于第二能级的时间较长，仅次于基态能级。这个能级就叫做亚稳态能级。基态能级。这个能级就叫做亚稳态能级。三能级系统三能级系统
4、h h 无辐射跃迁无辐射跃迁E E3 3E E1 1E E2 2亚稳态亚稳态抽运抽运3、粒子数反转、粒子数反转四能级系统：四能级系统：比三能级系统容易实现粒子数转比三能级系统容易实现粒子数转h 无辐射跃迁无辐射跃迁E2E0E1亚稳态亚稳态E3抽运抽运4、谐振腔、谐振腔激光器中开始产生的光子是自发辐射产生的，其激光器中开始产生的光子是自发辐射产生的，其频率和方向杂乱无章。要使频率单纯，方向集中，频率和方向杂乱无章。要使频率单纯，方向集中，就必须有一个谐振腔就必须有一个谐振腔.激光光束激光光束全反射镜全反射镜光学谐振腔示意图光学谐振腔示意图部分透光反射镜部分透光反射镜提高激光的方向性提高激光的方向
5、性沿轴向传播的光，可在腔内来回反射，不断通过受激辐射得到沿轴向传播的光，可在腔内来回反射，不断通过受激辐射得到放大，而沿其它方向传播的光很快从侧面逸出，不能继续引起放大，而沿其它方向传播的光很快从侧面逸出，不能继续引起受激辐射。受激辐射。谐振腔作用：谐振腔作用：提高激光的单色性提高激光的单色性光在腔内来回反射光在腔内来回反射,产生多光束干涉产生多光束干涉,结果结果,只有其半波长只有其半波长的整数倍等于腔长的光才会在腔内存在。的整数倍等于腔长的光才会在腔内存在。5、增益大于损耗、增益大于损耗激光工作物质和谐振腔都会使光子产生损耗。只激光工作物质和谐振腔都会使光子产生损耗。只有使光子在腔中振荡一次
6、产生的光子数比损耗掉有使光子在腔中振荡一次产生的光子数比损耗掉的光子多得多时，才能有放大作用。的光子多得多时，才能有放大作用。激光的危害激光的危害激光的亮度比太阳、电弧亮度高数十个数量级，激光的亮度比太阳、电弧亮度高数十个数量级，会会对眼睛造成严重的损伤对眼睛造成严重的损伤。眼睛如果收到激光的。眼睛如果收到激光的直接照射，由于激光的强烈加热效应，会造成视直接照射，由于激光的强烈加热效应，会造成视网膜损伤，引起视力下降，严重时可瞬间致盲。网膜损伤，引起视力下降，严重时可瞬间致盲。即使是小功率的激光束，如几毫瓦的即使是小功率的激光束，如几毫瓦的He-Ne激光，激光，由于人眼睛的光聚焦作用，也会导致眼底组织收由于人眼睛的光聚焦作用，也会导致眼底组织收到损伤。到损伤。激光的反射光对眼睛具有同样的危险性激光的反射光对眼睛具有同样的危险性，尤其在切割反射率很高的材料时，强烈的激光反尤其在切割反射率很高的材料时，强烈的激光反射光对眼睛的伤害程度与直接照射相当。另外激射光对眼睛的伤害程度与直接照射相当。另外激光的漫反射光也会使眼睛收到慢性伤害，光的漫反射光也会使眼睛收到慢性伤害，引起视引起视力下降力下降。