2021-2022学年高二物理竞赛课件：激光

1、 激光支壳层s, p, d, f, g,h，对应于l = 0, 1, 2, 3,电子组态符号：壳层K, L, M, N, O, P， 对应于n = 1, 2, 3,K（n = 1）符号 壳层 支壳层s(l=0)L（n = 2）s(l=0)p(l=1)M（n = 3）s(l=0)p(l=1)d(l=2)能量最低原理原子的能量最低。 “电子优先占据最低能态”nl1021032103d3p3s 2p2s 1s 原子处于正常状态时，电子的排布应使对不同n：（ n + 0.7 l ） ，则E 能级的高低与 n 和 l 有关，经验规律：对同一n： l ，则E 先填n较小的壳层，在同一n中，先填 l 较小的

2、次壳层 例如： 钾 1s22s22p63s23p64s1原子核外电子的组态3d 态的 n + 0.7l = 3+0.72 = 4.44s 态的 n + 0.7l = 4+0.70 = 4不是3d1原子中电子的填充: 先填n较小的壳层，在同一n中，先填 l 较小的次壳层，在不同壳层邻接处, 比较它们的(n+0.7l)值。氩(Z=18)原子基态的电子组态是(A) 1s22s83p8(B) 1s22s22p63d8(C) 1s22s22p63s23p6(D) 1s22s22p63s23p43d2答案：(C)例下列各组量子数中，哪一组可以描述原子中电子的状态？(A)n=2, l=2, ml=0, mS

3、=1/2.(B)n=3, l=1, ml= -1, mS= -1/2.(C)n=1, l=2, ml=1, mS=1/2.(D)n=1, l=0, ml=1, mS= -1/2.答案：(B)思考该电子属于哪个壳层? 哪个次壳层?例28.6 激光 (Laser)激光又名镭射(Laser), 即“受激辐射光放大”.Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation有三种：自发辐射、受激辐射和受激吸收1.自发辐射不相干光一. 辐射跃迁普通光源21发光前h发光后在没有外界作用下，处于高能态(E2) 的原子，自发跃迁到低能态(E1)，并辐射出一

4、个光子(h=E2-E1) . 2.受激辐射受到外界作用, 产生跃迁. 辐射与外来全同的光子.相干光光放大，激光光源hh21发光前h发光后处于高能态(E2)的原子，受入射光子(h=E2-E1)的诱导作用，跃迁到低能态(E1)， 并发出一个与入射光子的频率、相位、振动方向和传播方向都完全相同的光子.受激辐射E2 E1 原子吸收入射光子(h=E2-E1)，从低能态(El)跃迁到高能态(E2).3.受激吸收外来光被吸收, 使原子激发h21发光前发光后受激吸收二. 粒子数按能级的分布 由大量原子组成的系统，在温度不太低的平衡态下，处于不同能态的原子数由玻耳兹曼分布律确定：T = 常量oEnEN(原子数)Nn两能级上的原子数目之比若E2 E 1，则有若T=300K 数量级估计则 kT1.3810-20 J 0.086 eV而故在正常情况下N1 N2 ，低能态上的原子数大于高能态上的原子数，吸收占优。E1E2E3但要产生激光必须N2 N1（高能态上的原子数大于低能态上的粒子数），这种反常状态称粒子数反转分布三.产生激光的必要条件1.粒子数反转但在外来光照射下可发生受激辐射和吸收两过程为何要粒子数反转？对激光器，必须使受激辐射占优势。（受激辐射：E2E1）（吸收： E1E2） 欲使受激辐射占优，必须使粒子数的 反转分布相当于