激光原理及应用
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2.2.2 受激辐射

在频率为ν=(E2-E1)/h的光照射(激励)下,或在能量为=E2-E1的光子诱发下,处于高能级E2上的原子有可能跃迁到低能级E1,同时辐射出一个与或诱发光子的状态完全相同的光子,这个过程称为受激辐射跃迁,如图2-3所示。

图2-3 受激辐射示意图

受激辐射的特点是:

(1)只有外来光子能量=E2-E1时,才能引起受激辐射;

(2)受激辐射所发出的光子与外来光子的频率、传播方向、偏振方向、相位等性质完全相同。

受激辐射跃迁用受激辐射跃迁概率W21来描述,其定义与自发辐射跃迁概率类似,即

式中,dn21是dt时间内受激辐射粒子数密度;下标st为表示受激辐射跃迁。

受激辐射跃迁与自发辐射跃迁的区别在于,它是在辐射场(光场)的激励下产生的,因此,其跃迁概率不仅与原子本身的性质有关,还与外来光场的单色能量密度ρν成正比,即

式中B21为受激辐射跃迁爱因斯坦系数,它只与原子本身的性质有关,表征原子在外来光辐射作用下产生E2E1受激辐射跃迁的本领。当B21一定时,外来光场的单色能量密度愈大,受激辐射跃迁概率就愈大。