作业习题 第一章光与物质相互作用基础 第一章光与物质相互作用基础 一、名词解释 1、辐射能、辐射通量、辐射出射度、辐射强度、辐射亮度、辐射照度；（包括定 义和计算方式) 2、光谱光视效能、视见函数：（包括定义和计算方式） 3、光通量、发光强度、照度：（包括定义和计算方式） 4、自发辐射、受激辐射、受激吸收 二、简答及计算题 1、给出光子能量、动量、运动质量的表达式。 2、(1)光子状态的描述不同于宏观物体，对光子状态的描述有何特点？ (2)什么是光子的简并现象？ (3)给出“相格”、“光子简并度”概念。 3、在对热辐射的度量中，“辐射度学单位”和“光度学单位”的根本区别是什么？ 4、(1)在自发辐射过程中，高能级粒子数的变化规律是什么？给出其推导过程。 (2)在自发辐射过程中，辐射光强的变化规律是什么？给出其推导过程。 5、什么是跃迁过程中的谱线加宽现象？“没有绝对的单一波长的光波存在”这 句话如何从能级跃迁的角度给以说明？ 6、(1)什么是辐射谱的线型函数？其物理意义是什么？ (2)“均匀加宽”和“非均匀加宽”如何定义？ (3)“碰撞加宽”属于均匀还是非均匀加宽？其起因是什么？ (4)解释气体分子中由于多普勒效益引起的辐射谱线的非均匀加宽现象。 (5)写出均匀增宽与非均匀增宽线型函数的"w与加，的表达式，以及在半 宽频率处的g(v)的表达式。 8、(1)在T=1500K的热平衡空腔中，腔内折射率n≈1，求2=0.5m的可见光 的自发辐射功率与受激辐射功率之比。 (2)要使受激辐射功率超过自发辐射，辐射场的能量密度必须大于多少？ 9、波长为0.51mm的绿光的光通量为100lm,其视见函数V(2)=0.5,入射到 屏幕上，求在lmin时间内该屏所接收的辐射能量。 10、说明x,41,,这4个量的物理意义及相互联系。 11、若激光器分别以2-10m和入=0.5m输出1W的连续光功率，试求这两种 1
作业习题 第一章 光与物质相互作用基础 第一章 光与物质相互作用基础 一、 名词解释 1、辐射能、辐射通量、辐射出射度、辐射强度、辐射亮度、辐射照度；（包括定 义和计算方式） 2、光谱光视效能、视见函数；（包括定义和计算方式） 3、光通量、发光强度、照度；（包括定义和计算方式） 4、自发辐射、受激辐射、受激吸收 二、 简答及计算题 1、给出光子能量、动量、运动质量的表达式。 2、（1）光子状态的描述不同于宏观物体，对光子状态的描述有何特点？ （2）什么是光子的简并现象？ （3）给出“相格”、“光子简并度”概念。 3、在对热辐射的度量中，“辐射度学单位”和“光度学单位”的根本区别是什么？ 4、（1）在自发辐射过程中，高能级粒子数的变化规律是什么？给出其推导过程。 （2）在自发辐射过程中，辐射光强的变化规律是什么？给出其推导过程。 5、什么是跃迁过程中的谱线加宽现象？“没有绝对的单一波长的光波存在”这 句话如何从能级跃迁的角度给以说明？ 6、（1）什么是辐射谱的线型函数？其物理意义是什么？ （2）“均匀加宽”和“非均匀加宽”如何定义？ （3）“碰撞加宽”属于均匀还是非均匀加宽？其起因是什么？ （4）解释气体分子中由于多普勒效益引起的辐射谱线的非均匀加宽现象。 （5）写出均匀增宽与非均匀增宽线型函数的 N Δv 与 D Δv 的表达式，以及在半 宽频率处的 的表达式。 vg )( 8、（1）在 T=1500K 的热平衡空腔中，腔内折射率η ≈ 1，求λ = 5.0 μm的可见光 的自发辐射功率与受激辐射功率之比。 （2）要使受激辐射功率超过自发辐射，辐射场的能量密度必须大于多少？ 9、波长为 51.0 μm 的绿光的光通量为 100lm，其视见函数V λ = 5.0)( ，入射到一 屏幕上，求在 1min 时间内该屏所接收的辐射能量。 10、说明τ 21 γ ,,, ΔvA 这 4 个量的物理意义及相互联系。 11、若激光器分别以λ = 10μm和λ = 5.0 μm输出 1W 的连续光功率，试求这两种 1
作业习题 第一章光与物质相互作用基础 情况下，每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少？ 2、设一对激光能级E,和E,（82=8),两能级间的跃迁频率为v(对应波长为 入)，能级上的粒子数密度分别为n,和n1。试求 (1)当v=30000M、T=300K时，n2/m的值： (2)当元=1m、T=300K时，乃，/m的值： (3)当1=1m、n2/m=0.1时的对应温度。 13、对三种中心波长分别为0.5m、1m和10m的光波，谱线宽度均为lnm, 相应的频率宽度是多少？ 14、对中心波长为1.5m的光波，频率宽度为3×10MHz,求相应的波长宽度。 15、某介质折射率n≈1，所发射的光谱线波长2=lm,其自发跃迁几率 A21=103/s,求受激辐射系数B21。 16、已知氦氖激光器的辐射波长1=0.6324m,激光器内单色辐射能量密度为 10J1m3,求受激辐射与自发辐射之比。（腔内折射率7≈1） 17、已知某能级的自然宽度加=30M,求粒子在该能级上的寿命。 18、静止氖原子3S,→2P谱线的中心频率对应波长为入=0.6328m。设氖原子分 别以±0.5c的速度向着接收器运动，问接收器所接收到的频率分别是多少？
作业习题 第一章 光与物质相互作用基础 情况下，每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别是多少？ 12、设一对激光能级 和E2 E1（ 12 = gg ），两能级间的跃迁频率为v（对应波长为 λ ），能级上的粒子数密度分别为 和 。试求 2 n 1 n （1）当v = 30000MHz 、 = 300KT 时， 12 nn 的值； （2）当λ = 1μm、 时， = 300KT 12 nn 的值； （3）当λ = 1μm、 12 nn =0.1 时的对应温度。 13、对三种中心波长分别为 5.0 μm、1μm和10μm的光波，谱线宽度均为 1nm， 相应的频率宽度是多少？ 14、对中心波长为 5.1 μm 的光波，频率宽度为 ×103 5 MHz，求相应的波长宽度。 15、某介质折射率η ≈ 1 ，所发射的光谱线波长 λ = 1μm ，其自发跃迁几率 21 = 8 /10 sA ，求受激辐射系数 。 B21 16、已知氦氖激光器的辐射波长 λ = 632.0 μm ，激光器内单色辐射能量密度为 /10 mJ 3，求受激辐射与自发辐射之比。（腔内折射率η ≈ 1） 17、已知某能级的自然宽度Δ = 30MHzv ，求粒子在该能级上的寿命。 18、静止氖原子 谱线的中心频率对应波长为 4 2 2 3 → PS λ = 6328.0 μm。设氖原子分 别以 的速度向着接收器运动，问接收器所接收到的频率分别是多少？ ± 5.0 c 2