1-2辐射理论概要与激光产生的条件-原子能级和辐射跃迁

第一章辐射理论概要与激光产生的条件上一页回首页下一页回末页第一章回目录§1.2原子能级和辐射跃迁1.2.1原子能级、简并度1.原子中电子的状态由下列四个量子数来确定：3,2,1,0l主量子数n，n＝1，2，3，…代表电子运动区域的大小和它的总能量的主要部分辅量子数,代表轨道的形状和轨道角动量，这也同电子的能量有关。对等的电子顺次用s,p,d,f字母表示磁量子数（即轨道方向量子数）m=0，±1，±2，…±代表轨道在空间的可能取向，即轨道角动量在某一特殊方向的分量自旋量子数（即自旋方向量子数）ms=±1/2，代表电子自旋方向的取向，也代表电子自旋角动量在某一特殊方向的分量l)1(2,1,0nll1nsssPPd2n3n第一章辐射理论概要与激光产生的条件上一页回首页下一页回末页第一章回目录§1.2原子能级和辐射跃迁2.电子具有的量子数不同，表示有不同的电子运动状态电子的能级，依次用E0，E1，E2，…En表示基态：原子处于最低的能级状态激发态：能量高于基态的其它能级状态简并能级：能级有两个或两个以上的不同运动状态简并度：同一能级所对应的不同电子运动状态的数目3.图(1-3)为原子能级示意图E0基态E1E2En激发态例：计算1s和2p态的简并度1.2.1原子能级、简并度第一章辐射理论概要与激光产生的条件上一页回首页下一页回末页第一章回目录§1.2原子能级和辐射跃迁1.2.3波尔兹曼分布kTEiiiegn1.现考虑由n0个相同原子(分子或离子)组成的系统，在热平衡条件下，原子数按能级分布服从波尔兹曼定律：式中—Ei的简并度；k—波尔兹曼常数；T—热平衡时的绝对温度；igni—处在Ei能级的原子数2.分别处于Em和En能级上的原子数nm和nn必然满足下一关系kTEEnnmmnmegngn)(3.为简单起见，假定nmgg讨论：1），kTEEEnm1nmnn2），kTEEEnm0nmnn3）T0且EmEn，nmnn第一章辐射理论概要与激光产生的条件上一页回首页下一页回末页第一章回目录§1.2原子能级和辐射跃迁1.2.4辐射跃迁和非辐射跃迁1.辐射跃迁：发射或吸收光子从而使原子造成能级间跃迁的现象2.非辐射跃迁：原子在不同能级跃迁时并不伴随光子的发射和吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给它的能量