3.2.4 节温的实际测量 21

结  论 27

致  谢 28

参考文献 29

第一章  绪论

    在自然界和日常生活中，发光现象到处可见。随着生产和科学技术的发展，人们越来越广泛地利用各种光源所发射出来的光，来满足多种不同应用的需要。例如，用光来进行照明、测量、研究物质的结构以及用于各种军事技术之中。随着光学应用的发展，人们对光源的要求也越来越高，希望光源有尽量高的发光强度，希望光源只沿一个方向平行地发射出去，希望光源能发出单一的颜色。终于，在1960年，人们研制成功了一种能满足以上三种要求的，与普通光源的发光机理完全不同的新型光源——激光器。

1.1  激光产生的原理[1]：

组成物质的电子在正常情况下大部分处于基态，当这些电子吸收了外界能量后，从低能态跃迁至较高能态，反之，当这些电子从较高能态跃迁回基态时，将放出光能或热能等。如果跃迁时放出光能，则称为辐射跃迁；如果不放出光能而放出其他形式的能量，则称为非辐射跃迁。电子从高能态跃迁回低能态发出光子的过程称为自发辐射跃迁。在一般情况下，普通光源的发光过程均为自发辐射跃迁。由于能聚集在高激发态上的电子数有限，而且这些电子可能处于不同的高能级上，因此发出的光子数比较少，发射出的光子的频率不是统一的，很难达到高强度，单频率，单方向的要求。

    上述提到，正常情况下，电子绝大多数都聚集在基态，只有少数电子处于高激发态。处于高激发态的电子通过自发跃迁回到基态并发射出一个光子，其能量为：E光子=E高能态-E低能态=hν，反之，如果有相同能量的光子从外界入射该物质，则处于基态的电子也可吸收入射光子而跃迁至高激发能态。这个过程称为物质对入射光的共振吸收跃迁。我们用一些人为的手段，使多数电子不是聚集在基态而是聚集在高激发态，此时高激发态上存在大量电子，基态上电子数很少，这种状态称为粒子数反转状态。在这种状态下，将出现一种新的发射方式。在粒子数反转的情况下，当能量为E光子=hν的光子入射后，处于激发态的电子，将在入射光子的激发下跃迁至基态，并同时发射出大量的光子，这种受激跃迁过程中所发射出来的光子的特征与入射光子完全相同。这种处于粒子数反转状态的工作物质的上述行为，称为光的受激发射。受激发射的光子数目，与入射光子的数目和反转粒子数成正比。激光器是光的受激发射振荡器。

1.2  激光器产生激光的必要条件：

由上述介绍的激光发生原理，为了实现光的受激发射作用，我们首先要找到合适的工作物质，其次要通过一定的方式来实现特定能级间的粒子数反转，从而在这样的能级之间产生有效的受激发射作用。研究适合于做受激发射的工作物质，我们发现这些物质的特点是：在组成物质的激活粒子的某些特定能级之间，比较容易实现粒子反转。

外界光激励的作用相当于把低能态上的大量电子不断搬运到高能态上从而实现粒子数反转，因此，人们把这种激励方式称为光泵。除了采用光激励的方式以外，另一种最主要的方式是采用电激励，用快速运动的电子来撞击发光粒子，使大量的粒子被激发并聚集到一个特定的高能态上出这两种方法以外，还有以化学反应放出能量或者以外界能量来激励工作物质的发光粒子的。