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1、氮氖（He-Ne丿激光器实验实验讲义黑龙江大学物理科学与技术学院【实验目的】1、了解激光器的结构、特性、工作条件和工作原理；2、掌握测量激光束光斑大小和发散角的方法；3、理解基模激光束横向光场高斯分布的特性及激光束发散角的意义；4、了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法；5、学习观测激光束横模、纵模的实验方法。【实验原理】一、激光原理概述1、普通光源的发光受激吸收和自发辐射 普通常见光源的发光(如电灯、火焰、太阳等的发光)是由于物质在收到外来能量(如 光能、电能、热能等)作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级， 即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级 E2
2、的电子寿命很短(一 般为10-810-9S),在没有外界作用时会自发地向低能级(E)跃迁，跃迁时将产生光(电磁 波)辐射。辐射光子能量为h = E2 -E1(1)这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程 各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外位相、偏 振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个 范围。在通常热平衡条件下，处于高能级E2上的原子数密度N2，远比处于低能级的原子数 密度低，这是因为处于能级E的原子数密度N的大小随能级E的增加而指数减小，即N g exp (- E / kT )(2)这是著名的玻尔兹曼分布规律。于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N /N g exp - (E - E )/kT (3)2 1 2 1式中k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。因为E2E,所以N2max 1 0由于腔内存在着各种各样的吸收，我们假设吸收
